학교 프로젝트 중인데 혹시 지향성 스피커와 노이즈캔슬링에 대해 잘 아시는 분이 계실까요?
-시로에몽
기계공학과 프로젝트중인데 지향성 스피커가 노이즈 캔슬링을 무시하는 이유에 대하여 조사중입니다.
지향성 스피커의 방식을 아직 정확하게 이해하진 못했지만 초음파를 쏘아 공기를 진동시켜서 좁은 지형에 소리를 발생시킨다는 것으로 이해했습니다.
그런데 저희가 횡단보도 알림을 노캔 헤드폰을 낀채 들어보면 증폭돤 소리가 들리는데 이것이 왜 그런지 조사하는 중인데 대충 현재 제가 친구의 도움으로 얻은 가설은 인간은 그저 공기에 진동으로 저희가 들을 수 있는 주파수소리만 듣는데 노캔 헤드셋에 있는 마이크는 공기에 진동된 소리뿐만 아니라 초음파도 같이 수음해버리는 바람에 초음파의 반대 파형을 내는데 기술의 한계로 너무 늦게 파형을 발사하여 공기의 진동된 소리+반대파형의 소리로 증폭이 된다는 가설을 세워보았습니다.
근데 그러면 질문이 초음파를 수음해서 반대 파형을 발사하면 그것도 초음파가 되어야하지 않나요? 계산 능력의 한계로 초음파를 만들어 내지 못한걸까요? 아님 그냥 가설이 틀린걸까요? 아직 학부생 초보라 아는게 없습니다 ㅠㅠ.
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Comment Write 그런데 '증폭된 소리'가 원래 들려야할 소리보다 크게 들린다는 의미인가요 다른 소음은 줄었는데 지향성스피커의 소리는 줄지 않아 잘 들린다는 의미인가요?
노캔의 마이크가 초음파까지 수음하지는 않을것 같고,초음파를 수음해내더라도 수많은 하모닉스로 이루어진 주파수들의 반대위상을 실시간 계산, 출력하려면 TWS 사이즈가 훨씬 커져야 할듯..
그런데 횡단보도 알림에 초음파가 섞여있나요?
전제가 조금 이상합니다 ㄷㄷ
주파수 대역 800 내지 1200㎐에서 음성 안내음을 송출하는 스피커로서,
라고 하네요.
초음파는 아닙니다 ㅎㅎ
추측하건데, 지향성 스피커는 일반 스피커와 다른 방식으로 작동하는 것이 이유가 아닌가 합니다. 일반 스피커가 전자기 코일과 콘을 사용해서 직접 가청음을 생성하는데 반해서 압전변화기 배열을 사용해서 인간이 들을 수 없는 초음파를 생성하고, 비선형 매체인 공기를 이동할 때 자체 복조가 발생한다고 합니다. 이 복조는 초음파 빔이 물체나 사람에 닿을 때 더 효과적으로 발생한다고 합니다. 정리하면 지향성 스피커 특징은 파장이 짧아 회절(확산)이 적고, 손전등 빔 처럼 집중되어 전파되도록 한다고 합니다.
노이즈 캔슬링은 인간의 가청 범위인 20Hz에서 20kHz에 맞춰져있는데 기술적 한계가 있습니다. 알다시피 정확한 타이밍이 소리 상쇄에 중요한데 일반적인 노이즈캔슬링 DSP 처리시간은 약 0.25ms라고 합니다. 그리고 고주파보다 저주파 소음을 상쇄하는데 뎌 효과적이라 1KHz 고주파 소움에는 효과가 떨어진다고 합니다. 마이크감도도 표준 마이크는 초음파에 감도가 없으며 가청 범위로 필터링 됩니다.
따라서 노캔 헤드셋이 초음파도 같이 수용한다는 정확하지 않은 것 같고요. 지향성 스피커의 음향 특성이 노이즈 캔슬링 알고리즘이 효과적으로 처리하게 어렵게 만들기 때문이 아닌가 합니다. 노이즈 캔슬링은 1kHZ 이상 고주파에서 효과가 떨어지는데, 파라메트릭 스피커의 가청 출력은 주로 중간 및 높은 주파수(400-10kHz)에 집중되어 있다네요.
따라서, 추측하건데 이러한 요소들의 조합으로 소리에 대한 상쇄가 아닌 증폭을 일으키는 것이 아닐까 합니다. 노이즈 캔슬링 마이크는 초음파를 직접 감지하지 못하므로 초음파에 대한 반대 파형을 생성하지 못할 것 같고요. 오히려 지향성 스피커의 복조된 가청 사운드가 툭수한 특성과 노이즈 캔슬링 시스템의 처리 지연 때문에 생긴 현상이라고 추측됩니다.
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일단 말씀하신 가설은 좀 이상해보입니다. 노캔 기능이 사람이 듣는 것을 가정한 기능인데, 마이크가 초음파를 받는 능력이 있을 것같지도 않고 소리를 내는 부분에서 초음파를 만들어내는 것도 불가능하지 않을까요? 물론 기술적으로 원하는 주파수를 칼같이 잘라내지는 못하겠지만 듣는데 방해가 될 정도로 소리가 나올 것같지는 않습니다...초음파가 들릴수는 없겠지만.