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[음향카메라] 다이나믹 레인지란?(Dynamic Range) 본문
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[음향카메라] 다이나믹 레인지란?(Dynamic Range)
아래는 팜테크에서 판매 중인 Gfai 사의 미카도 사운드캠(Sound Cam) 음향 카메라 스펙 입니다.
Technical Specification
| Array body dimensions | 45 x 35 x 15 cm |
| Weight |
1.7 kg (3.4 kg incl. battery and Microsoft® Surface)
|
| Video camera | Intel® RealSense™ Depth Camera D435 |
| Resolution | 1920 x 1080 (Full HD) |
| Sampling rate | 48 kS/s |
| Additional channels | 4 digital channels |
| Microphones | MEMS (Knowles) |
| Frequency response | 100 Hz – 24 kHz 100 Hz – 5 kHz (< 0.5 dB) 100 Hz – 11 kHz (< 3 dB) |
| Max. sound pressure level | 121 dB at 10 % THD |
| Noise level | 30 dB(A) |
| Sensitivity (1 kHz, 94 dB SPL) | -26 dBFS |
| Channels | 96 |
| Recommended measurement distance | > 0.3 m (beamforming) < 0.15 m (acoustic holography) |
| Acoustic mapping range | 9 dB – 120 dB |
| Recommended mapping frequencies | 514 Hz – 24 kHz (beamforming) 30 Hz – 2 kHz with near field (acoustic holography) |
| Dynamic range (Distance to the source: 1 m; calculation points: 90.000) |
15 dB – 27 dB, up to 50 dB with advanced algorithms |
| Ingress protection code | IP20 |
| Operating environment | 0 °C – 35 °C, up to 80 % RH (handheld operation) -10 °C – 45 °C, up to 80 % RH (desktop operation) |
항목 중에 다이나믹 범위라는 값이 있습니다. 이번 포스트는 Dynamic Range에 대해 알아보겠습니다.
사운캠의 위치에 따른 측정 SPL(Sound Pressure Level)은 위 그림과 같이 Main Lobe와 Side Lobes로 구성 됩니다. Dynamic Range에 대한 정의는 Main Lobe와 Side Lobe의 가장 높은 값의 차이를 의미합니다.
Dynamic Range 스펙이 중요한 이유는 Dynamic Range가 작게 될 경우 앞서 포스글에서 나온 내용과 같이 측정 타겟과 센서 사이 거리(D)가 증가하면 Spatial Resolution이 작아지면서 계측기 내부 알고리즘에 의해 사이드 로브가 하나의 음원으로 인식하게 됩니다. Dynamic Range가 클 경우 사이드 로브와 메인 로브 사이 구분이 명확해지기 때문에 잘못된 값을 측정할 경우가 작아지게 됩니다.
스펙에 명기된 내용과 같이 "Advanced Algorithm" 적용 시 50dB로 Dynamic Range가 증가 해서 로브 사이를 명확히 구분 해줍니다.
[음향카메라] 주파수, 마이크로폰 개수, 어레이 사이즈에 따른 특성
1. 음원의 주파수(Frequency) 증가
- 메인 로브 너비 감소
- 고주파에서 사이드 로브의 피크 값 증가(다이나믹 범위 감소)
2. 마이크로폰(Microphone) 개수 증가
- 사이드 로브 크기 감소(다이나믹 범위 증가)
- 마이크로폰의 증가는 다이나믹 범위의 선형적 증가는 아님
- 어레이 사이즈가 동일한 경우, 개수 증가 시 마이크로폰 간의 간격 감소
3. 어레이 사이즈 증가
- 마이크로폰 개수가 동일한 경우 마이크로폰 간의 간격 증가
- 어레이 직경 증가로 Spatial Resolution 커짐(메인 로브 너비 증가)
