실내 공간 내 지향성 마이크 어레이에서의 음성 명료도 개선을 위한 벽면 흡음 처리 방법 = A method of wall absorption treatment for enhancing the speech intelligibility at a directional microphone array in a room

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Wall absorption treatment effectively reduces reverberation, but requires a large area for a live room and each wall absorption affects speech intelligibility differently. In this study, we try to find the most effective wall for the absorption treatment using the beamforming array microphone in terms of speech intelligibility. The absorption importance factor is defined by using the collision number of reflected sounds on each wall. It allows estimating how much the speech signal will be enhanced by the absorption treatment. A cuboid room with a size of 107 m3 and a reverberation time of 1.1 s is selected for the simulation. When a Helmholtz-type absorption is treated on the wall with the most significant importance factor, the modified clarity for 500 and 1k Hz is improved by 5.1 dB and 4.8 dB respectively, and the speech transmission index is enhanced by 0.06. The difference in results between the proposed method and commercial simulation code is less than a Just-Noticeable Difference (JND). The absorption treatment on the wall with the most significant importance factor shows improvement greater than the wall with the largest area, and its difference is larger than a JND value.

국문 초록 (Abstract)

벽면 흡음 처리는 잔향의 제어에는 효과적이나, 잔향이 큰 공간의 경우에는 넓은 면적에 대한 적용이 필요하며, 각 벽면의 흡음은 음성 명료도에 다르게 영향을 미친다. 본 연구에서는 실내 음성 명료도의 관점에서 빔포밍 수음장치에 대한 잔향 제어를 위해 흡음 처리가 가장 효과적인 벽을 선택하는 모사 방법을 제안한다. 고정된 위치의 빔포밍 수음어레이에 대해, 화자 혹은 스피커에서 방출된 음향이 각 벽면과 충돌하는 변수를 이용해 벽면 중요도 계수를 정의하고, 이를 이용해 흡음 처리에 따른 수음부의 음성개선 효과를 예측하는 방법을 제시했다. 검증을 위해 체적이 107 m3, 잔향시간이 1.1 s인 직육면체형 실내공간에 대해 모사 실험을 진행했다. 중요도 계수가 가장 높은 벽면에 헬름홀츠 흡음기를 적용할 때 수정된 음성 명료도는 500 Hz, 1 kHz에서 각각 5.1 dB와 4.8 dB, 또 음성전달 지수는 0.06만큼의 향상이예측되었는데, 이는 상용코드의 계산 결과와 차이인지 역치(Just-Noticeable Difference, JND) 이내의 차이로 일치했다. 분석결과, 벽면 중요도가 가장 높은 곳에 흡음 처리한 결과는 면적이 가장 넓은 천장에 같은 흡음률을 적용할 때보다음성 명료도 지수가 JND 이상으로 더 개선되는 것을 알 수 있었다.

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