• 융합신호처리학회논문지
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• 제20권3호
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• pp.145-150
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• 2019

본 논문에서는 가중치를 고려한 L2-norm 최소화 기법으로 역 MFCC 알고리듬을 이용하여 고래 사운드 재생 시스템을 구현하였다. 고래소리 콘텐츠와 3D 프린팅을 결합하여 제작된 본 연구의 결과물은 고래관광 산업 및 멀티미디어 콘텐츠 산업에 기여를 하게 될 것이다. 먼저 다양한 고래 소리를 재생하는 소프트웨어를 개발하고 개발된 소프트웨어를 3D 프린팅된 고래의 내부에 있는 라즈베리 파이 하드웨어에 업로드한다. 이 시스템을 개발하는데 사용된 프로그래밍 언어는 고래소리분류를 위한 C++, 고래 소리 재생 알고리즘을 위한 MATLAB 및 Python, 고래 모형의 3D 프린팅을 위한 Rhino 6 등이다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제19권4호
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• pp.147-152
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• 2018

수중에서의 일시적인 신호는 복잡하고, 변화가 심하며, 비선형적이므로 신호의 패턴을 정확히 모델링하기 어렵다. 본 논문에서는 수중 신호 중 하나인 고래 소리를 선택하여 음성분석 기법에 많이 사용하는 Cepstral 분석에 의한 MFCC 추출법을 이용하여 분석하였고, MFCC와 $L_2$-norm 최소화 기법을 이용하여 고래소리를 재생하였다 실험 분석에 사용된 고래의 종류는 혹등고래(Humpback whale), 참고래(Right whale), 대왕고래(Blue whale), 귀신고래(Gray whale), 밍크고래(Minke whale) 등 5종으로서 과거 한반도 동해안에 출몰한 적이 있는 고래들이다. 원본 고래소리에서 MATLAB프로그래밍을 이용하여 20차 MFCC계수들을 추출한 후 이를 가중 $L_2$-norm 최소화를 이용한 MFCC역변환을 통해 재생한다. 최종적으로 가중치가 3~4의 값에서 고래소리 재생이 가장 적합함을 알 수 있었다.

• 수산해양기술연구
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• 제40권3호
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• pp.189-195
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• 2004

한국 귀신고래 수중명음을 캘리포니아 귀신고래 수중명음과 비교하기 위하여, 먼저 캘리포니아 귀신고래의 수중명음을 분석하고 그것을 이전의 결과들과 비교, 고찰한 결과는 다음과 같다. 1. 귀신고래의 수중명음의 약 50%를 차지하고 있는 저주파로 울리는 소리(low frequency rumble)의 주파수는 최대 654Hz까지 변동하였고, 지속시간은 평균 570msec로 나타나, 이전 결과들과 비교하여 저주파로 울리는 소리의 주파수 변동범위는 일치하는 것으로 판단되었다. 2. 귀신고래의 체내 공기가 체외로 방출되면서 발생하는 것으로 추정되는 “꼴꼴꼴”거리는 소리(bubble type sounds)와 “똑똑”노크하는 듯한 소리(knocks)의 주파수 변동범위는 각각 24${\sim}$1029Hz와 10${\sim}$1291Hz였으며, 지속시간의 평균은 각각 1100msec와 1364msec를 나타내었다. “꼴꼴꼴”거리는 소리는 주파수 변동범위와 지속시간 모두 이전 결과들보다 높게 나타났으나, “똑똑”노크하는 듯한 소리는 거의 일치하는 것으로 나타났다. 3. 그 외 “띵”하는 소리(bong)의 주파수 변동범위는 34${\sim}$213Hz이였고, 지속시간의 평균은 84msec이였다. 그리고 펄스(pulses)의 주파수 변동범위는 75${\sim}$360Hz, 지속시간 평균은 873msec이였으며, “찍찍”거리는 소리(chirps)의 수중명음의 중심주파수는 120${\sim}$200Hz, 지속시간은 80msec를 나타내었다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제18권2호
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• pp.43-48
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• 2017

수중천이신호는 복잡하고 시변, 비선형 및 짧은 지속성의 특성을 지니고 있어서 기준패턴으로 모델링하기가 어렵다. 본 논문에서는 이러한 신호들을 프레임간의 중첩을 허용하는 일정한 짧은 신호로 잘라서 분석한다. 더빈 알고리듬을 이용하여 20차의 선형예측계수(LPC)를 프레임마다 추출하여 2층 은닉신경망회로의 입력신호로 사용한다. 추출된 선형예측계수들의 65%는 신경망구조의 학습에 이용되고 35%는 시험용 입력신호로 사용된다. 고래소리 분류에 사용된 고래 종류는 대왕고래, 들쇠고래, 귀신고래, 혹등고래, 밍크고래, 북방긴수염고래 등이다. 결과적으로 이러한 시험용의 신호들로부터 83%이상의 고래 소리 평균 분류율을 얻을 수 있었다.

• 정보처리학회논문지B
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• 제17B권1호
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• pp.69-78
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• 2010

스펙트럴 모델링 합성 (Spectral Modeling Synthesis, SMS)은 뮤지컬 사운드 모델링을 위한 강력한 툴로써 사용되어 왔다. 이 기술은 사운드를 결정적 (deterministic) 성분과 통계적 (stochastic) 성분의 조합으로 간주한다. Deterministic 성분은 크기 (amplitude), 주파수 (frequency), 위상 (phase) 함수에 따른 사인파의 연속으로 표현되는 반면, stochastic 성분은 백색 잡음 (white noise)으로 자극된 시간 변화 필터로서 동작하는 크기 스펙트럼 엔블로프 (spectrum envelop)의 연속으로 표현된다. 이러한 표현들은 원음의 모든 지각적인 특징들을 활용해 합성된 사운드를 구현 가능케 한다. 하지만, 고래 소리와 같은 복잡한 사운드에 대해 기존의 SMS를 사용할 때 연속적인 프로임에 있는 부분 주파수가 다른 경우 결정적 성분에서 상당한 위상 변화가 발생한다. 왜냐하면 기존의 SMS는 사운드의 결정적 성분을 합성하기 위해서 계산된 위상을 이용하기 때문이다. 그 결과 기존의 SMS는 높은 주파수 영역에서 원래 스펙트럼과 합성된 스펙트럼 사이에서 좋은 스펙트럼 매칭을 제공하지 못한다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 논문은 수정된 SMS를 제안한다. 제안하는 SMS는 결정적 성분을 합성하기 위해 원래 주파수 정보를 이용할 뿐만 아니라 주파수 영역에서 복잡한 잔재 (residual) 스펙트럼을 계산함으로써 원음과 합성음 사이에서 좋은 스펙트럼 매칭을 제공한다. 다양한 고래 소리 합성을 모의 실험한 결과, 제안된 방법은 시간 및 주파수 영역에서 기존의 SMS와 유사한 성능을 보였다. 하지만, 제안된 방법은 기존의 SMS보다 스펙트럼 매칭에서 더 좋은 성능을 보였다.

• 동굴
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• 제95호
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• pp.35-49
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• 2009

태곳적부터 동굴은 인간의 주거 공간뿐만 아니라 문화공간으로까지 활용되어 왔다. 즉 동굴 내부의 어떤 장소에서 소리를 낼 경우 거기서 나오는 소리는 특별히 확대되어 거대한 메가폰처럼 작동하여 들려온다. 이른바 공명현상이다. 이럴 때 동굴 전체는 하나의 거대한 관악기의 기능을 수행하는 것처럼 보이기도 한다. 특히 알타미라 동굴처럼 벽화가 발견 되는 동굴의 경우, 대개가 벽화가 발견되는 지점이 광장과 같은 넓은 공간이란 점과 종종 매머드 뼈로 된 피리나 북 등이 동시에 발견되는 것에 주목할 필요가 있다. 결국 그곳 동굴 속에서 선사인들이 주술의식과 더불어 예술 활동을 펼쳐왔음을 미루어 짐작할 수 있다. 한편 한국 전통예술 가운데 대표적 성악장르의 하나인 판소리의 경우 그 노래를 부르는 가창자의 창법수련 장소로 동굴의 활용된 예도 있다. 이른바 토굴독공(土窟獨功)이라 불리는 것이 바로 그러한데, 이는 폭포독공(瀑布獨功)과 더불어 명창이 되기 위한 창법수련자가 마지막으로 수행하는 과정으로서 흡사 철기류 제작의 마지막 담금질과 같은 공정(工程) 과정이기도 하다. 이는 이미 한국의 전통예술가들이 오래 전부터 자연 속에서 자연과 부합하는 소리감각을 터득하기 위한 선례이기도 하다. 이런 점에 주목하여 필자는 대학에서 학생들에게 성악수업 지도를 맡으며 늘 이런 생각을 지니게 되었다. 즉 "자연스런 소리내기는 동굴과 같은 자연 공간속에서 자연스럽게 체득된다!" 그래서 지난 1992년 1월, 필자는 제자들과 함께 동굴소리연구회란 일종의 동호인 모임을 결성하여 특히 방학 때와 같은 휴가철을 이용해 제주 전역의 동굴을 답사하며 동굴 탐사와 더불어 소리 탐구를 실험적으로 시도해 왔다. 그 후 5년 뒤인 1997년 9월, 마침내 우도의 해식동굴인 고래콧구멍 동굴(東岸鯨窟)에서 국내에서 첫 동굴음악회를 개최했다. 그 후 매년 한 차례 씩 동굴음악회를 개최해 왔다. 올해, 2009년까지 총 14회 째의 동굴음악회를 개최한 기록 가운데, 강원도 석회암동굴에서 2회, 용암 동굴인 만장굴에서 2회, 우도의 해식동굴 고래콧구멍에서 총 10회의 기록이 그것이다. 아울러 1999년 5월 협재동굴에서 필자는 동굴음악CD제작을 위해 녹음작업을 특별히 펼치기도 했다. 이 글은 필자가 그동안 동굴을 음악회장으로 이용한 경험을 바탕을 주요 소재로 활용하여 구성하였다. 앞으로 제주에서 해마다 개최되는 동굴음악회는 제주를 찾는 관광객들에게 매우 독특한 체험이벤트로서 제주의 우수한 자연공간과 또한 동굴만이 지닌 우수한 자연음향의 효과를 만끽할 수 있는 기회를 제공할 것으로 기대된다.

• 한국음향학회지
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• 제41권2호
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• pp.227-234
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• 2022

은밀 수중 통신은 수중에서 신호를 전송할 때 다른 대상이 감지하지 못하도록 보내는 통신 방법이다. 수중에서 정보를 은밀하게 보내는 방법은 Radio Frequency(RF)에서 사용되는 방법과 유사하게 Low Probability of Detection(LPD)와 Low Probability of Intercept(LPI)의 특성을 고려하여 설계된다. 그러나 수중에서 음향을 이용하여 통신하는 경우 협소한 주파수 대역폭으로 인해 은밀성을 확보하기 어렵다. 기존의 신호 전송 전력을 낮추거나 변조 대역폭을 늘리는 방법과는 다르게 수중 포유류의 음향 신호를 모방하여 신호를 보내는 방법이 연구되고 있다. 생체모방 은밀 수중향통신은 주로 돌고래나 고래가 발생시키는 클릭음이나 휘슬음을 모방한다. 본 논문은 이러한 생체모방 은밀 수중음향통신의 발전 가능성과 향후 필요한 연구 분야를 파악하기 위해 생체모방 통신 기술들을 조사하고 이에 따른 연구 동향을 소개한다.