차량용 오디오 시스템의 진화와 고급 오디오 프로세싱의 필요성

차량용 오디오 시스템은 기본적인 모노 사운드 설정에서 고급 잡음 제거 기술을 갖춘 정교한 3D 오디오 환경까지 놀라운 진화를 이루었습니다. 소비자들이 향상된 엔터테인먼트 옵션, 개인에 맞춤화된 편안하고 안전한 운전 환경을 점점 더 많이 요구하게 되면서, 임베디드 프로세서의 기술 발전으로 차량용 오디오 시스템을 발전시킬 수 있게 되었습니다.

여러 오디오 기능 세트의 발전과 소비자의 요구를 충족하는 데 필요한 SoC 기능에 대해 살펴보겠습니다.

3D 서라운드 사운드와 더 많은 스피커로 향상된 엔터테인먼트

초기에 차량용 오디오 시스템은 AM 라디오를 위한 단일 스피커 모노 설정을 가지고 있었습니다. 이후에 FM 라디오와 카세트 플레이어가 도입되면서, 두 개의 스피커로 구성된 스테레오 사운드가 차량에 장착되어 청취 환경이 향상되었습니다. 2000년대에는 서라운드 사운드 시스템의 도입으로 상당한 발전을 이루었습니다.

이제 고급 차량에는 첨단 3D 서라운드 사운드 시스템이 장착되어 있어 청취자가 콘서트홀이나 영화관에 있는 것처럼 느낄 수 있는 오디오 환경이 가능해졌습니다. 그러나 이러한 고급 오디오 경험을 위해서는 SoC의 높은 실시간 컴퓨팅 성능이 필요합니다.

3D 서라운드 사운드 또는 공간 오디오를 디코딩하고 렌더링하려면 상당한 프로세싱 기능이 필요합니다. 3차원 사운드 환경을 만들기 위해 첨단 시스템은 오버헤드 스피커를 포함한 여러 스피커를 사용합니다. 사운드 분배 및 맞춤형 오디오 영역과 같은 기능으로 인해 차량의 스피커 수가 32개 이상으로 증가하고 있습니다. 스피커가 추가될 때마다 이퀄라이저 설정, 게인, 크로스오버 포인트와 같은 오디오 매개변수의 동적 튜닝을 위한 프로세싱 성능이 더 필요하게 됩니다.

능동 잡음 제거 기능을 갖춘 더 조용한 실내

더 조용한 실내와 같은 사용자의 편안함도 차량용 오디오 시스템을 진화시키는 주요 이유였습니다. 처음에는 고무 매트나 폼과 같은 방음 물질로 엔진, 도로 또는 기타 소음원에서 발생하는 원치 않는 소리를 흡수했습니다. 그러나 이러한 수동적 방법은 특히 저주파 소음을 처리할 때 한계가 있었고 차량이 무거워졌습니다.

현저히 발전한 ANC(능동 잡음 제거)는 마이크를 사용하여 주변 소음을 감지하고 반대 위상의 음파를 생성하여 소음을 제거합니다. 그림 5에서 볼 수 있는 것처럼 ANC는 보다 조용하고 편안한 승차 경험을 제공하며, 엔진 소음이 없어 도로 소음이 더 크게 들리는 전기 및 하이브리드 차량에서 매우 중요한 것으로 입증되었습니다.

RNC(도로 잡음 제거)와 같은 복잡한 ANC 알고리즘을 처리하려면 대기 시간이 매우 짧은 고성능 실시간 컴퓨팅이 필요하며, 이를 통해 잡음 제거의 효과를 줄일 수 있습니다.

ICC 시스템을 사용한 승객들 간의 선명한 대화.

ICC(차량 내 통신) 시스템은 차량 내, 특히 더 큰 공간이나 소음이 심한 환경에서 더 쉽고 선명한 대화가 가능하게 합니다. ICC 시스템은 전략적으로 배치된 마이크와 첨단 DSP를 사용하여 음성을 포착하고 증폭시켜 승객이 목소리를 높이거나 머리를 돌리지 않고도 쉽게 대화할 수 있도록 합니다. 이 기술은 전반적인 여행 경험을 향상시킬 뿐 아니라 운전자가 도로에 집중할 수 있도록 하여 주행 안전도 강화합니다. RNC와 마찬가지로 ICC 기능은 말하고 있는 승객의 목소리 울림을 방지하기 위해 대기 시간이 매우 짧은 프로세싱이 필요합니다.

사운드 합성 및 알림으로 안전성 향상

하이브리드 및 전기 자동차의 경우 가까운 곳에서도 소음이 적기 때문에, 오디오 시스템에는 음향 AVAS(차량 경고 시스템)를 위한 ESS(엔진 사운드 합성)와 같은 기능이 필요합니다. 하이브리드 및 전기 자동차 제조업체는 안전 규정을 준수해야 하며, 오디오 시스템을 통해 보행자에게 차량의 존재를 알리기 위해 인공음향을 출력해야 합니다. 기능 안전의 향후 통합은 ASIL(Automotive Safety Integrity Level) A 또는 국제 표준화 기구 26262의 ASIL B 위험 분류입니다.

차량 내부의 차임벨과 경보도 간단한 신호음에서 시작하여 이제는 운전자와 승객에게 안전 벨트를 착용하도록 경고하거나 문이 아직 열려 있음을 경고하도록 진화했습니다. 차선 이탈 및 충돌 경고와 같은 첨단 운전자 지원 시스템 경고에도 오디오가 필요합니다. 차량에서 개별 차임벨과 알림 수가 증가함에 따라 고해상도 오디오 파일을 관리하고 중단 없이 원활하게 실시간 재생할 수 있도록 고속 액세스를 통해 대용량 스토리지를 지원할 수 있는 SoC가 필요성도 커지고 있습니다.

최신 차량의 다양한 오디오 기능과 프로세싱 요구 사항이 표 1에 요약되어 있습니다.