- 약 20kHz의 파일럿 톤(pilot tone)은 다중 스피커 PA 시스템에서 시스템 상태를 지속적으로 모니터링하기 위해 사용됨
- 파일럿 톤이 없으면 스피커에 연결되지 않은 것을 의미함
- 고객에게 방해가 되지 않도록 인간이 들을 수 없는 매우 높은 주파수로 설정됨
- 그러나 이 톤은 강력하며 일부 사람들은 특히 주파수가 20kHz 미만일 때 여전히 들을 수 있음
- 필자가 사는 도시에는 19.595kHz의 시스템이 있으며, 여러 사람이 그 소리를 듣는다고 함
- 이는 17kHz까지 낮은 주파수를 사용하는 The Mosquito와 같은 음향 무기는 아닌 것으로 추정됨
- 이 문제를 경험적으로 확인할 수 없는 사람들이 작업했기 때문에 고쳐지지 않은 잘못된 설정일 가능성이 높음
- 이 소리는 거의 순수한 톤이 아니며, 항상 변조(modulation)가 있음
- PA 시스템을 통해 재생되는 배경 음악에 의해 발생하는지, 정보를 전달하는지, 아니면 전혀 다른 것인지 궁금해짐
- 강한 파일럿 톤 주변의 진폭 변조(amplitude modulation)를 보여주는 스펙트로그램 플롯이 제공됨
- 그러나 이러한 종류의 변조는 드물며, 사람들이 움직이는 것과 같이 주변에서 일어나는 일에 대한 톤의 변화를 보는 것이 더 일반적임
- 지하철역에 열차가 도착할 때 파일럿 톤에 어떤 일이 일어나는지를 보여주는 스펙트로그램이 제공됨
- 필자는 이것이 감속하는 열차에서 반사되어 도플러 편이(Doppler-shifted)된 파일럿 톤의 역산란(backscatter) 또는 잔향(reverb)이라고 생각함
- 파일럿 톤은 연속적으로 전송하는 쌍안정 소나(bistatic sonar)로 작동함
- 열차가 오른쪽에서 왼쪽으로 지나갈 때, 왼쪽 마이크(녹색)는 대부분 음의 도플러 편이를, 오른쪽 채널(보라색)은 양의 도플러 편이를 감지함
- 엘리베이터를 타고 다른 층으로 이동하면서 안에서 녹음한 결과, 10초 동안의 주행 중에 노이즈에 묻힌 파일럿 톤이 감지됨
- 쇼핑몰 지하 주차장에서 PA 스피커 바로 아래에 서서 스쿠터가 지나가는 것을 녹음한 결과, 스테레오 스펙트로그램에서 많은 흥미로운 것들이 나타남
- 19,595Hz와 19,500Hz에서 두 개의 파일럿 톤이 있는 것으로 보이며, 주차장에 두 개의 다른 PA 시스템이 있는 것으로 추정됨
- 잔향에서 명확한 도플러 편이가 있으며, 스쿠터가 지나갈 때 주파수 변화가 양에서 음으로 바뀜
- 이 도플러 곡선 아래에 노이즈로 '채워진' 패턴이 있는 것으로 보임
- 단순화된 계산을 통해 스쿠터의 속도를 약 11km/h로 추정할 수 있음
- 이 초음파 신호를 활용할 수 있는 몇 가지 아이디어:
- 주차장에서의 자동 속도 측정
- 에스컬레이터가 고장 났을 때 감지
- 상업 미로에서 사람들이 길을 잃지 않도록 위치 코드로 변조
- 광고 전달에 활용
- 쇼핑몰에서 가장 조용한 곳을 찾는 데 사용
GN⁺의 의견
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초음파 기술의 활용: 초음파 기술은 다양한 분야에서 활용 가능성이 높음. 예를 들어, 보안 시스템, 위치 추적, 자동화된 공공 서비스 등에서 유용하게 사용될 수 있음.
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도플러 효과의 이해: 도플러 효과는 물체의 속도와 방향을 측정하는 데 유용함. 이를 통해 교통 관리나 스포츠 분석 등 다양한 응용 분야에서 활용 가능함.
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환경 소음 문제: 초음파 톤이 사람들에게 불편함을 줄 수 있음. 특히, 일부 사람들은 높은 주파수 소리를 들을 수 있어 환경 소음 문제를 일으킬 수 있음.
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기술적 도전 과제: 초음파 시스템의 정확성과 신뢰성을 높이기 위해서는 기술적 도전 과제가 많음. 예를 들어, 다양한 환경 조건에서의 성능 최적화가 필요함.
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경쟁 기술: 비슷한 기능을 제공하는 다른 기술들도 존재함. 예를 들어, LiDAR나 레이더 기술은 초음파와 유사한 용도로 사용될 수 있음.