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문제 정의
- 이는 가청역치 실험결과17)에서 음원을 들려주는 방식에 따라 피험자들의 반응이 서로 다르게 나타나는 "Hysteresis effect" 현상을 보였기 때문에, 청감실험에서도 "hysteresis effect" 현상이 나타나는지 확인하고자 실시하였다.
가설 설정
- 청감실험을 종료한 후 구두 형식으로 성가심 평가에서 "앞에 들린 음이 뒤에 들리는 음의 성가심 평가에 영향을 주는 것 같으십니까?
제안 방법
- 본 연구에서는 실험에 사용되는 음원의 개수는 총 56개(7(음원수)×8(레벨수))로, 대상음원 6개와 기준음원(Pink Noise) 1개를 사용하였다. FIR 필터는 T-DAS(MTS사) 프로그램으로 제작하였고, 음원은 SQ(MTS사) 프로그램으로 제작하였다.
- 본 연구에서는 대기부분의 감쇠계수를 구하기 위해서는 ISO 9613-1을, 그 외 나머지 감쇠계수를 구하기 위해서는 ISO 9613-2를 사용하였다. 그리고 지향지수, 기하학적 확산, 공기흡음 및 지반 영향에 의한 감쇠인자만을 고려하여 FIR 필터를 제작하였다. FIR 필터는 위상차가 발생하지 않는 중요한 특성을 가진 필터로, 청취음원 제작에 적절한 필터이다.
- 첫 번째 방식은 청취레벨이 낮은 음(40ASEL)부터 청취레벨이 높은 음(75ASEL)으로 들려주어(Bottom-Up(BU) 방식) 성가심을 평가하도록 하였다. 두 번째 방식은 청취레벨을 고려하지 않고 모든 음을 랜덤(Random(R) 방식)으로 들려주고 성가심을 평가하도록 하였다. 마지막 방식은 청취레벨이 높은 음부터 낮은 음으로 들려주며(Top-Down(TD) 방식) 성가심을 평가하도록 하였다.
- 두 번째 방식은 청취레벨을 고려하지 않고 모든 음을 랜덤(Random(R) 방식)으로 들려주고 성가심을 평가하도록 하였다. 마지막 방식은 청취레벨이 높은 음부터 낮은 음으로 들려주며(Top-Down(TD) 방식) 성가심을 평가하도록 하였다. 이는 가청역치 실험결과17)에서 음원을 들려주는 방식에 따라 피험자들의 반응이 서로 다르게 나타나는 "Hysteresis effect" 현상을 보였기 때문에, 청감실험에서도 "hysteresis effect" 현상이 나타나는지 확인하고자 실시하였다.
- 본 연구에서 충격성 소음에 대한 주관적 평가와 관련된 연구의 일환으로, 건설현장에서 녹음한 충격성(브레이커와 발파) 소음을 이용하여 음원 레벨에 따른 성가심(%HA) 평가를 실행하였다. 브레이커 소음의 경우 발생횟수와 발생주기에 따른 주관적 평가 결과도 서로 비교해 보았다.
- 본 연구에서는 LAeq를 구한 후 역으로 ASEL을 산정하였다. 전체 음원 지속시간 T는 브레이커 소음의 경우, 1.
- 실험시간은 약 4시간(청력검사 40분×2회, SDM 20분×3회, PCM 35분×2회) 정도로 이틀(90min/day)에 걸쳐진행하였다.
- 청감실험에 사용되는 음원은 브레이커 소음과 발파소음이다. 음원은 이문동 주변의 주상 복합 공사 현장과 필동 주변 사옥 증축 공사현장에서 측정하였다. 측정은 사람 형상을 하고 있는 Dummy(HEADacoustics사, HMS III, Binaural) 장비를 사용하였으며, Sampling Rate은 48kHz, Resolution은 24bit로 설정하여 녹음하였다.
- 음은 3가지 방식으로 들려주었다. 첫 번째 방식은 청취레벨이 낮은 음(40ASEL)부터 청취레벨이 높은 음(75ASEL)으로 들려주어(Bottom-Up(BU) 방식) 성가심을 평가하도록 하였다. 두 번째 방식은 청취레벨을 고려하지 않고 모든 음을 랜덤(Random(R) 방식)으로 들려주고 성가심을 평가하도록 하였다.
- 청감실험에 사용되는 음원은 Figure 1에 제시한 원음을 들려주는 것이 아니라 ISO 9613의 감쇠계수를 계산하고, 감쇠량을 FIR 필터로 제작 후 원음에 적용시켜 청감실험에 사용되는 음원을 제작하였다. 청감실험에 주목적이 되는 대상음원 레벨은 40~75ASEL이며, 음원 간격은 5dB로, 총 6개의 레벨이 대상이다.
- 음원은 이문동 주변의 주상 복합 공사 현장과 필동 주변 사옥 증축 공사현장에서 측정하였다. 측정은 사람 형상을 하고 있는 Dummy(HEADacoustics사, HMS III, Binaural) 장비를 사용하였으며, Sampling Rate은 48kHz, Resolution은 24bit로 설정하여 녹음하였다.
대상 데이터
- 브레이커 소음의 경우 발생횟수와 발생주기에 따른 주관적 평가 결과도 서로 비교해 보았다. 본 연구는 실외 소음과 실내 소음 중 실외 소음에 대한 %HA의 결과를 대상으로 하였다.
- 본 연구에서는 실험에 사용되는 음원의 개수는 총 56개(7(음원수)×8(레벨수))로, 대상음원 6개와 기준음원(Pink Noise) 1개를 사용하였다.
- 피험자들에게는 실험하기 전 기초 설문조사와 청력검사를 실행하였다. 실험에 참여한 총 인원수는 63명(여자 : 21명, 남자 : 42명)이며, 실험 대상 평균연령은 22.4세(18~29세)였다. 헤드폰(이어폰) 착용에 대한 질문에서는 51명(81%)이 항상 착용을, 12명(19%)이 미착용하는 것으로 응답했다.
- 실험은 청감실(Listening Room)에서 실행하였다. 청감실의 재원 및 사양은 AES 기준15) 및 SAE 가이드라인16)과 비교하여 Table 1에 정리해 놓았다.
- 청감실험에 사용되는 음원은 브레이커 소음과 발파소음이다. 음원은 이문동 주변의 주상 복합 공사 현장과 필동 주변 사옥 증축 공사현장에서 측정하였다.
- 청감실험에 사용되는 음원은 Figure 1에 제시한 원음을 들려주는 것이 아니라 ISO 9613의 감쇠계수를 계산하고, 감쇠량을 FIR 필터로 제작 후 원음에 적용시켜 청감실험에 사용되는 음원을 제작하였다. 청감실험에 주목적이 되는 대상음원 레벨은 40~75ASEL이며, 음원 간격은 5dB로, 총 6개의 레벨이 대상이다.
이론/모형
- Figure 9는 브레이커와 발파소음에 대한 성가심을 모두 종합하여 나타낸 결과이다. 또한 그 결과에 Sigmoidal Curve를 형성하는 Boltzmann 방정식을 이용하여 Fitting 곡선 및 방정식의 계수를 구한 것이다. 결과는 S자 곡선의 형태가 아닌 지수함수의 형태를 띄는데, 이는 S자 곡선의 변곡점 부분이 75ASEL 이상에 존재할 가능성을 나타낸다.
- 본 연구에서는 대기부분의 감쇠계수를 구하기 위해서는 ISO 9613-1을, 그 외 나머지 감쇠계수를 구하기 위해서는 ISO 9613-2를 사용하였다. 그리고 지향지수, 기하학적 확산, 공기흡음 및 지반 영향에 의한 감쇠인자만을 고려하여 FIR 필터를 제작하였다.
- 실험방법은 SDM(Semantic Differential Method)16)을 사용하였다. SDM은 일반적으로 서로 상반되는 반의어(형용사구)를 사용하고, 서로 상반되는 형용사구 사이에 적절한 부사어를 삽입하여 그 음의 크기나 척도를 구성한다.
성능/효과
- 1. 동일한 에너지(ASEL)를 가지는 브레이커와 발파 소음에 대해서, 전반적으로 피험자들은 발파소음에 더 높은 성가심 분포를 나타냈다.
- FIR 필터는 위상차가 발생하지 않는 중요한 특성을 가진 필터로, 청취음원 제작에 적절한 필터이다.12) ISO 감쇠인자들 중 차폐물과 기타 효과를 고려하기엔 종류가 너무 다양하여 FIR 필터 인자로 사용하지 않았다.
- 2. 성별에 따라 분류한 결과는 여성이 남성보다 높은 성가심 분포를 나타냈다.
- 3. 브레이커와 발파소음을 모두 통합시킨 결과를 도출하였다. 회귀분석(Boltzmann Equation, SigmaPlot 9.
- 4. 기준음원으로 사용된 핑크노이즈는 대상음원들보다 더 높은 성가심 분포를 나타냈다.
- 1-1. 6개의 대상소음 중 가장 높은 성가심 분포를 나타내는 음원은 Blasting050로, 이 음은 저주파 성분(dB)을 많이 포함하고 있었다.
- 08)가 가장 넓었다. TD 방식의 경우에서는, 40ASEL의 평균 점수가 2.23, 75ASEL의 평균 점수는 5.67로 성가심 평가 범위(3.44)는 BU보다 넓었다. 이 자료에서 보듯, BU 방식에서는 가장 낮은 레벨(40ASEL)에 대한 성가심 평가를 다른 방식들보다 높게 평가했다는 사실을 알 수 있다.
- 이 결과에서, 음을 들려주는 방식에 따라 성가심 반응이 상당한 차이를 나타내는 것을 알 수 있다. 가장 높은 성가심 반응을 나타내는 것은 BU(상향식)방식이었고, 다음은 R(랜덤) 방식, 가장 낮은 성가심을 나타낸 방식은 TD(하향식)방식이었다.
- 또한 그 결과에 Sigmoidal Curve를 형성하는 Boltzmann 방정식을 이용하여 Fitting 곡선 및 방정식의 계수를 구한 것이다. 결과는 S자 곡선의 형태가 아닌 지수함수의 형태를 띄는데, 이는 S자 곡선의 변곡점 부분이 75ASEL 이상에 존재할 가능성을 나타낸다. 즉, 75ASEL 이상의 레벨에서 지수함수에서 로그함수로 급격하게 변화될 가능성이 있다.
- 원상태의 Blasting075 음원이 Blasting050 음원보다 더 많은 에너지를 포함하고 있으나 청취레벨 제작과정에서 동일한 ASEL을 만들기 위해 더 많은 저·중주파수 에너지를 저감시킨 영향으로 판단된다. 대상 소음들 중 성가심 반응 정도가 큰 소음은 발파소음(Blasting050, 0.5kg)이었고, 브레이커 소음 중에서는 Breaker5가 높게 나타났다. 이 결과에서 사람들은 동일한 에너지의 소음이라 해도 발생횟수가 더 많고, 발생주기가 짧은 음에 더 성가심을 느끼는 것으로 보인다.
- Figure 8(e)는 성별에 따라 구별하여 성가심 평가를 나타낸 것으로, 공사장 소음에 대해 여성이 남성보다 성가심 정도가 더 높게 나타났다. 대상 음원의 레벨 증가에 따라 %HA의 차이도 증가하며, 70ASEL 지점부터 그 차이는 감소하는 것으로 나타났다.19)
- 9%))이 “주는 것 같다”라고 응답했다. 또한, BU와 TD 방식의 경우, 다음에 들릴 음의 크기 정도를 어느 정도 예상할 수 있기 때문에, 성가심 정도를 판단하기 쉬웠지만, R 방식의 경우는 예상할 수 없어 신경이 더 예민해진다는 답변을 해 주었다. 향후 실험부터 이 항목을 설문할 예정이다.
- 24로 3가지 방법들 중 가장 좁았다. 또한, R 방식의 경우는 40ASEL의 평균 점수가 1.81, 75ASEL의 평균 점수는 5.89로 성가심 평가 범위(4.08)가 가장 넓었다. TD 방식의 경우에서는, 40ASEL의 평균 점수가 2.
- 이 자료에서 보듯, BU 방식에서는 가장 낮은 레벨(40ASEL)에 대한 성가심 평가를 다른 방식들보다 높게 평가했다는 사실을 알 수 있다. 또한, TD 방식에서는 최대 레벨(75ASEL)에서, 다른 방식들 보다 낮게 평가했다는 점도 알 수 있다.
- R과 TD는 지수함수 형태를 나타냈다. 모든 결과에서, 낮은 레벨에서는 브레이커 소음에, 레벨이 높아질수록 발파소음에 성가심(%HA)을 크게 느끼는 것으로 나타났다.
- 발파소음에 대한 성가심 분포는 고주파수 성분이 많은 소음(Blasting075, 0.75kg)보다는 저·중주파수 에너지를 많이 포함하는 소음(Blasting050, 0.5kg)에 성가심 반응이 높게 나타났다.
- 본 연구에서 실시한 분석 방법은 충격성 공사장 소음(브레이커 및 발파)의 성가심 평가 결과에서 6점(매우)과 7점(엄청나게) 척도를 선택한 피험자들의 결과들만 추려내 %HA를 도출하였다.
- 여기서, BU 방식의 경우, 40ASEL인 대상음원(6개)에 대한 평균 성가심 점수는 약 2.55이고, 75ASEL인 대상음원에 대한 평균 성가심 점수는 약 5.79이며, 대상음원에 대한 평가 범위가 약 3.24로 3가지 방법들 중 가장 좁았다. 또한, R 방식의 경우는 40ASEL의 평균 점수가 1.
- 3-1. 이 결과는 S자 곡선의 형태가 아닌 지수함수의 형태로 나타나, S자 곡선의 변곡점 부분이 75ASEL 이상에 존재할 가능성을 나타냈다.
- Figure 7은 음원별로 음을 들려주는 3가지 방식들(BU, R, TD)의 %HA를 모두 종합하여 성가심 반응을 단일 곡선으로 나타낸 결과들이다. 이 결과를 살펴보면, 브레이커 소음의 경우, 이벤트 발생회수에 따른 성가심 반응은 횟수가 많은 소음(Breaker5)일수록 더 높게 나타났다. 그리고 동일한 이벤트 횟수(Breaker3와 Breaker5-2)에서도 그 발생주기가 더 빠를수록(Breaker5-2) 성가심 반응은 더 높게 나타났다.
- 회귀분석(Boltzmann Equation, SigmaPlot 9.0) 결과는 R2=0.9992, Adj R2=0.9986, F-statistics =1692.1665.17, p<0.0001로, 1%내 유의하게 나타났다.
후속연구
- 기준음원으로 사용된 핑크노이즈의 경우, 성가심 평가 대상 음원들보다 더 높은 성가심 반응을 나타내었다. 따라서 향후 연구 과정 중 기준음원을 제외하고 대상음원(공사장 소음)들만으로 구성된 실험을 실시하여, 대상음원보다 더 성가신 음원의 존재에 따른 성가심 정도의 차이를 비교할 예정이다.
- 또한, BU와 TD 방식의 경우, 다음에 들릴 음의 크기 정도를 어느 정도 예상할 수 있기 때문에, 성가심 정도를 판단하기 쉬웠지만, R 방식의 경우는 예상할 수 없어 신경이 더 예민해진다는 답변을 해 주었다. 향후 실험부터 이 항목을 설문할 예정이다.
- 향후 연구에서는 브레이커와 발파소음의 성가심 레벨 차에 대한 연구와 Paired Comparison Method 결과를 기초로 ASEL과 음질인덱스와의 관계를 살펴볼 예정이다.
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