[사운드]Free, Diffuse Field와 보상(Correction)

 

목차

 

 

 

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음향(acoustics)에서 음원에서 측정 포인트의 거리, 환경에 대한 정의에 따라 측정 값이 크게 영향을 받기 때문에 이에 대한 정의가 필요 합니다. 아래는 음향 측정에서 정의하는 주요 필드입니다.

 

• Near Field
• Far Field
• Free Field
• Diffuse Field(Random incidence)

 

해당 내용에 대한 상세 내용은 링크를 참조하시길 바랍니다(https://famtech.tistory.com/54).

 

 

Free Field와 Diffuse Field 보상 방법

Free field 나 Diffuse field(Random incidence)는 마이크로폰(Microphone) 자체에 의해 음장(Sound Field)이 회절(Diffraction)을 겪기 때문에 이에 대한 수정(Correction)이 필요 합니다. 팜테크에서 판매하는 GRAS 마이크로폰 제품은 회절에 대한 보상을 적용 합니다. 

 

 

Free field 마이크로폰의 보상 방법은 아래와 같습니다.

 

1. 시험할 마이크로폰을 프리필드에 배치합니다.

2. 로그 사인 시험과 같이 알려진 Reference 신호를 가합니다. 

3. 마이크로 폰을 음원에 0도로 배치 합니다. 

4. 음원의 주파수는 마이크로폰의 사이즈에 맞춰 진행합니다. 예를 들어 GRAS 46BE 1/4인치 Free field 마이크로폰 4k~80kHz 은 약 500Hz~2kHz 사이에서 회절(Diffraction)에 의해 약 0.09dB의 음압(Sound pressure) 감소가 발생합니다. 해당 차이는 마이크로 폰의 각도를 회전하면서 측정 합니다. 

5. 음원도 일정한 주파수를 전 방향에 고르게 공급할 수 없으므로 작은 마이크로폰을 사용해서 회절의 영향을 고주파로 보내면서 각 마이크로폰에서 발생한 오차를 수정합니다. 

 

위 방식을 사용해서 잔향실(reverberant chamber)에서 Diffuse field에 대한 보상 계산을 처리 합니다. 

 

아래는 교정을 위한 수식 입니다.

 

• Calculated Free-field response = Measured Pressure response + Free-Field correction
• Calculated Random incidence response = Measured Pressure response + Random incidence correction

 

아래는 보상을 위한 수식 입니다.

 

• Corrected response = Measured data with pressure microphone in a free-field environment – Freefield corrections
• Corrected response = Measured data with pressure microphone in a diffuse-field environment - Random incidence corrections

 

Free Field와 Diffuse Field 보상 예제

 

#상황1

 

교정(Calibration)을 위해 40AE 마이크로폰으로 아래 값을 측정했습니다.

• GRAS 40AE 1/2 Free-field 마이크로폰으로 2kHz에서 -0.4dB 측정
• Free-field correction @ 2kHz, 0도 incidence : 0.46dB

Calculated Free-Field response (@2kHz, 0-deg) 는 -0.4 + 0.46 = 0.06dB가 됩니다.

 

 

 

#상황2

 

46AO 1/2 Pressure 마이크로폰으로 free field 환경에서 60도 incidence를 가지는 음원 측정하는 경우 입니다.

• 46AO 1/2 Pressure : 75dB @ 10kHz
• 2.09dB Correction at 10kHz, 60도

 

Corrected response = 75- 2.09 = 72.91dB 입니다.

 

 

참조 문헌 : https://www.grasacoustics.com/component/dc/?dc_id=83