다중관을 이용한 이상화된 음원 어레이: 설계 및 특성

Abstract

음향 어레이를 설계하는 과정에 있어서, 많은 경우에 어레이를 구성하는 개별 음원이 점음원과 같은 이상적인 방사특성을 갖는 것으로 가정한다. 그러나, 실제 스피커는 이러한 이상적인 음원과 상이한 특성을 지닌다. 따라서, 목적에 맞는 음원 어레이를 설계하기가 어려워지며, 적용 시 성능 저하의 원인이 된다. 다중 스피커로 이루어진 어레이 구성에 있어, 적용 주파수에 따른 스피커 크기가 정해지므로, 소형의 어레이를 구성하는 데에 한계가 있으며, 이는 고주파수 대역 제어를 어렵게 하는 원인이 된다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 극복하기 위하여, 스피커의 전면에 작은 직경을 갖는 관을 연결하여, 출구단에서 이상적인 점음원 방사 특성을 갖게 하는 시스템을 제안한다. 전체 시스템은 그림 1 과 같은 전기-음향 상사 회로로 표현이 가능하며, 이에 따라 입-출력 간의 전달함수 계산 및 방사음의 예측을 한다 [1]. 관의 길이에서 비롯된 공명에 의한 다수의 피크들은 측정에 근거하거나 예측된 전달함수를 이용해 역필터를 적용함으로써 평탄화 시킨다 [2]. 상기 방법을 이용해 단극과 4 극의 실제 시스템을 구성하고 방사 특성을 실측하여 (그림 2), 넓은 주파수 범위에서 점음원과 같은 무지향성을 가짐을 보였다 (그림 3).