Conventional sound field reproduction technique requires extensive multi-channel signal processing to control the beampattern of a speaker array. In this paper, we introduce a simplified directivity control strategy, in which a designated beampattern is synthesized through the control of individual polarity of very small speaker units. Each small speaker operates like a pixel of a display panel, and the combination of multiple pixels using a spatial binary on/off pattern produces the designated beampattern. A Spatial Delta-Sigma Modulation (DSM) technique is used to convert the continuous spatial excitation pattern into a binary pattern. For the speaker unit, thermoacoustic speakers made up of vertically aligned carbon nanotubes (VACNT) is selected for its sound radiation characteristic less influenced by radiating area. The experiment with a prototype pixel display shows that the directivity control is possible with negligible errors.
기존의 음장재현 기술은 스피커 어레이의 지향성을 제어하기 위해 각 채널 입력을 개별적으로 제어하는 다채널 신호처리 기법을 사용한다. 본 연구에서는 아주 작은 개별 스피커의 극성만을 제어함으로써 스피커 어레이의 목표 지향성을 보다 간단한 과정으로 재현할 수 있는 기법을 제안한다. 각각의 작은 스피커들은 디스플레이 패널의 픽셀처럼 동작하게 되며, 각 픽셀들은 공간상의 이진 패턴에 따라 켜지거나 꺼짐으로써 원하는 지향성 패턴을 만들어낸다. 연속적인 값을 가지는 공간상의 어레이 구동 함수를 이진 함수로 변환하기 위해 공간 델타-시그마 변조(DSM) 기법이 사용되었다. 개별 스피커로는 방사 음압이 방사 면적에 영향을 받지 않는 특징을 가진 탄소나노튜브(VACNT) 열음향 스피커가 사용되었다. 제작된 acoustic pixel 어레이로 지향성을 측정한 결과, 목표 지향성 패턴이 허용 가능한 오차 내에서 재현되는 것을 확인하였다.