다층의 스피커 어레이를 이용한 읍압 집중화 시스템

Abstract

높은 지향성을 갖는 음원 어레이를 설계할 때에는 일반적으로 평면 또는 선형 배치가 널리 사용된다. 이러한 배치는 이론적인 성능 예측이 용이하며, 이상적인 최대 성능을 얻을 수 있는 장점이 있으나, 높은 음압을 얻기 위하여 다수의 음원을 배치할 때, 공간 배치상 비효율적인 문제가 있다. 이를 해결하기 위하여 3 차원으로 음원을 배치할 경우에는 전방에 위치한 음원에 의해 발생하는 음장의 간섭에 의하여 성능이 저하되고, 제어 필터의 도출 과정이 복잡해지는 문제가 발생한다. 본 연구에서는 복수의 음원으로 구성된 음원의 모듈을 하나의 음원으로 가정[2]하여 제어를 적용하고, 이 모듈로 어레이를 구성하여 추가로 제어를 적용하는 다층 구조 어레이를 제안한다. 이 방법은 모든 구성 음원을 독립적으로 보고 제어를 수행하는 경우에 비하여, 단순화된 방법으로 강건한 해를 얻을 수 있는 장점이 있다. 적용 예제로 그림 1 과 같이 7 개의 음원으로 하나의 모듈을 구성하고 이 모듈을 전후 방향으로 3 층으로 배치한 음원계를 이용하여 고출력, 고지향성 음원을 설계하였다. 단일 모듈은 평면 어레이로 보고 빔포밍을 적용하였으며, 모듈로 구성된 어레이는 3 개의 음원으로 가정하여 종형(endfire)어레이에 대한 최적 빔포밍을 적용하였다. 이렇게 설계된 시스템으로 1-5kHz 범위에서 15 dB 이상의 지향성 인덱스를 얻었으며, 개별 음원에 대하여 역설계를 적용한 경우와 비교해도 동등 이상의 성능을 얻을 수 있었다.