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수중의 음향을 물 밖에서도 동일하게 느낄 수 있도록 수중 음향신호를 공기 중에서 그대로 재현하기 위한 스테레오 수중 음향신호의 공기 중 재현을 위한 신호처리방법에 있어서, 수중청음기를 포함하는 음향수신수단에 의해 수중 음향신호를 수신하는 음향신호 수신단계; 수신된 상기 수중 음향신호를 A/D 변환기를 통하여 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환단계; 신호처리기에 의해 상기 A/D 변환단계에서 변환된 상기 디지털 신호에 상기 수중 음향신호의 공기 중 재현을 위한 신호처리를 행하는 신호처리단계; 상기 신호처리단계에서 신호처리된 신호를 D/A 변환기에 의해 다시 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환단계; 및 상기 D/A 변환단계에서 변환된 신호를 음향출력수단에 의해 출력하는 음향출력단계를 포함하여 구성됨으로써, 공기 중에서 수중의 음향 환경을 동일하게 인식 가능하여 수중 소음원의 위치파악 및 인식능력을 높일 수 있는 동시에, 작업 효율을 증대시킬 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스테레오 수중 음향신호의 공기 중 재현을 위한 신호처리방법
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제 1항에 있어서, 상기 신호처리방법은, 저잡음증폭기(low noise amplifier)에 의해 상기 음향신호 수신단계에서 수신된 상기 수중 음향신호의 잡음을 최소화하고 증폭시키기 위한 음향신호 증폭단계; 여파기(filter)를 이용하여 상기 음향신호 증폭단계에서 증폭된 신호로부터 필요한 주파수 영역의 신호만을 통과시키기 위한 제 1 필터링단계; 신호증폭기(signal amplifier)를 이용하여 상기 제 1 필터링단계에서 필터링된 신호를 증폭시키기 위한 전기신호 증폭단계; 및 상기 전기신호 증폭단계에서 증폭된 신호를 필터링하여 상기 A/D 변환단계로 보내기 위한 제 2 필터링단계; 및 전력증폭기(power amplifier)를 이용하여 상기 D/A 변환단계에서 변환된 신호를 증폭하여 상기 음향출력단계로 보내기 위한 전력증폭단계 중 적어도 하나를 필요에 따라 더 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스테레오 수중 음향신호의 공기 중 재현을 위한 신호처리방법
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제 1항에 있어서, 상기 신호처리단계는, 수중에서 dw의 간격을 가지는 2개의 수중청음기에 θw의 각도로 입사되는 평면파 신호를 각각 pw1(t), pw2(t)라 할 때, 상기 pw1(t)와 상기 pw2(t)는 이하의 수학식에 나타낸 관계식을 만족하고, (여기서, τw는 두 음압신호 간의 시간차이를 의미하며, cw는 수중에서의 음속을 나타냄)공기 중에서 da의 간격을 가지는 2개의 수중청음기에 θa의 각도로 입사되는 평면파 신호를 각각 pa1(t), pa2(t)라 할 때, 상기 pa1(t)와 상기 pa2(t)는 이하의 수학식에 나타낸 관계식을 만족하는 것에 근거하여, 수중 입사각(θw)과 공기 중에서의 입사각(θa)이 동일하도록(θw = θa) 하는 신호처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스테레오 수중 음향신호의 공기 중 재현을 위한 신호처리방법
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제 3항에 있어서, 상기 신호처리단계는, 이하의 수학식에 의해, 상기 수중 입사각(θw)과 상기 공기 중에서의 입사각(θa)이 동일하도록(θw = θa) 하는 신호처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스테레오 수중 음향신호의 공기 중 재현을 위한 신호처리방법
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제 4항에 있어서, 상기 신호처리단계는, 이하의 수학식에 나타낸 조건을 만족하는 경우, τw = τa인 것에 근거하여, 이하의 수학식을 이용하여 동일한 신호를 사용하는 것에 의해 공기 중에서도 수중에서와 동일한 입사각으로 인지할 수 있도록 하는 신호처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스테레오 수중 음향신호의 공기 중 재현을 위한 신호처리방법
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제 1항에 있어서, 상기 신호처리단계는, 수중에서 N개의 입사파가 존재하는 경우, n번째 평면파의 입사각을 라 하고, n번째 평면파에 의한 음압 신호를 라 하면, N개의 평면파에 의한 음압신호 Pw1(t), Pw2(t)를 이하의 수학식으로 나타내고, 이하의 수학식에 의해, 를 이용하여 상기 Pw2(t)를 시간지연 신호의 합으로 나타내며, 공기 중에서의 음압신호 Pa1(t), Pa2(t)를 이하의 수학식으로 나타내고, 이하의 수학식을 이용하여, 공기 중에서 수중과 동일한 입사각을 유지하기 위해 모든 n에 대해서 의 관계식을 만족하도록 하는 신호처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스테레오 수중 음향신호의 공기 중 재현을 위한 신호처리방법
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제 6항에 있어서, 상기 신호처리단계는, 이하의 수학식에 나타낸 조건을 만족하는 경우, 이하의 수학식을 이용하여 상기 신호처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스테레오 수중 음향신호의 공기 중 재현을 위한 신호처리방법
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스테레오 수중 음향신호의 공기 중 재현을 위한 신호처리장치에 있어서, 수중의 음파를 수신하여 전기신호를 발생하는 한 쌍의 수중청음기(hydrophones)를 포함하여 이루어지는 음향수신부; 각각의 상기 수중청음기로부터 수신된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 A/D 변환기; 상기 A/D 변환기에 의해 변환된 상기 수중 음향신호를 공기 중에 재현하기 위한 신호처리를 수행하는 신호처리기; 상기 신호처리기에 의해 처리된 신호를 아날로그 신호로 변환하는 D/A 변환기; 상기 D/A 변환기에 의해 변환된 신호를 출력하기 위한 음향출력수단을 포함하여 이루어지는 음향출력부를 포함하여 구성되고, 상기 신호처리기는, 청구항 1항 내지 7항 중 어느 한 항에 기재된 스테레오 수중 음향신호의 공기 중 재현을 위한 신호처리방법에 따른 처리를 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스테레오 수중 음향신호의 공기 중 재현을 위한 신호처리장치
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제 8항에 있어서, 상기 음향출력수단은, 상기 D/A 변환기에 의해 변환된 신호를 스테레오 음향으로 변환하여 출력하기 위한 스테레오 헤드폰이나 스피커를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스테레오 수중 음향신호의 공기 중 재현을 위한 신호처리장치
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제 8항에 있어서, 상기 신호처리장치는, 상기 음향수신부에 의해 수신된 상기 수중 음향신호의 잡음을 최소화하고 증폭시키기 위한 저잡음증폭기(low noise amplifier); 필요한 주파수 영역의 신호만을 통과시키키기 위한 여파기(filter); 전기신호를 증폭시키기 위한 신호증폭기(signal amplifier); 및 상기 음향출력부의 상기 음향출력수단을 구동하기 위하여 상기 D/A 변환기에 의해 변환된 신호를 증폭하기 위한 전력증폭기(power amplifier) 중 적어도 하나를 필요에 따라 더 포함하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 스테레오 수중 음향신호의 공기 중 재현을 위한 신호처리장치
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제 8항에 있어서, 상기 신호처리장치는, 상기 음향수신부가 복수의 N개의 수중청음기를 포함하여 구성되고, 상기 신호처리기는 N 채널의 음향신호에 대한 신호처리를 수행하도록 구성되며, 상기 음향출력부는 상기 N 채널의 음향신호를 출력하는 음향출력수단을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스테레오 수중 음향신호의 공기 중 재현을 위한 신호처리장치
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