KR100547340B1 - 미디 재생 장치 그 방법 - Google Patents

Abstract

적은 량의 CPU 자원을 사용하고도 충실한 음질을 생산할 수 있는 미디 재생 장치 및 그 방법이 개시된다.

본 발명의 미디 재생 방법은, 미디 파일에서 다수의 노트들 및 노트 재생시간을 추출하고, 제1 음원 샘플들로부터 다수의 노트들에 상응하는 제2 음원 샘플들을 생성하며, 노트 재생 시간에 따라 상기 제2 음원 샘플들을 출력하여 재생한다.

미디, 음원, 웨이브 테이블, 주파수 변환부

Description

미디 재생 장치 그 방법{MIDI playback equipment and method thereof}

도 1은 종래의 미디 재생 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 미디 재생 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 명칭>

11 : 미디 파서 13 : 음원 샘플 생성부

15 : 웨이브 테이블 17 : 미디 시퀀서

본 발명은 미디 재생 장치에 관한 것으로, 특히 적은 량의 CPU 자원을 사용하고도 충실한 음질을 생산할 수 있는 미디 재생 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

미디(MIDI : Music Instrument Digital Interface)) 형식은 컴퓨터를 이용하여 음악을 연주하기 위한 파일 형식이다. 전자악기마다 음을 생성하고 저장하는 방식이 다르기 때문에 악기끼리의 호환성이 보장되지 않으므로 모든 악기들간에 공통 으로 주고받을 수 있는 새로운 프로토콜이다. 1981년에 처음 국제 규격으로 표준화되었으며 현재 사용하고 있는 미디 신호 규약은 1986년도에 제정된 것으로 미디는 본래 컴퓨터를 위해 제정된 것은 아니었으나, 컴퓨터 멀티미디어의 출현으로 인해 이러한 미디 표준이 컴퓨터 음악에도 그대로 도입되었다. 즉, 미디란 음악 악기의 사운드 데이터를 녹음하고 교환하는 데 있어 표준화된 형식으로, 미디 파일은 실제의 음악 악보뿐만 아니라, 음의 강도 및 빠르기, 음악적 특성과 관련된 명령어, 악기의 종류 같은 정보까지를 갖고 있다. 하지만 웨이브 파일과는 달리 미디 파일은 파형 정보를 저장하지 않기 때문에 파일 크기가 상대적으로 작으며, 악기의 추가 및 삭제 등 편집이 용이하다.

미디 파일을 실제 완성된 소리로 만들기 위해서는 여러 가지 방식들이 사용될 수 있는데, 대표적인 것으로 주파수변조(FM: Frequency Modulation) 방식과 웨이브테이블(wave table) 방식이 있다.

초기에는 악기 음을 내기 위해 주파수 변조 방식을 이용하여 인공적인 소리를 내도록 하였다. 즉, 주파수 변조 방식은 악기 음을 주파수 변조를 이용하여 구현하게 되는데, 이때 별도의 음원을 사용하지 않으므로 메모리 사용량이 적다는 장점이 있다. 하지만, 이러한 방식은 원음에 가까운 자연스러운 소리를 내지 못하는 단점이 있었다.

최근 들어, 메모리 가격이 저렴해 지면서 악기별 및 악기의 각 노트에 따른 음원을 별도로 제작하여 메모리에 저장한 후 악기 고유의 파형을 유지하면서 주파수와 진폭을 바꾸어 소리를 내는 방법이 고안되었으며 이를 웨이브 테이블(wave table) 방식이라 한다. 이에 따라, 웨이브테이블 방식은 원음에 가장 근접한 자연스러운 소리를 낼 수 있는 장점이 있어 현재 주로 이용되고 있다.

이러한 웨이브 테이블 방식을 이용하여 음악을 재생할 때, 음악을 실시간으로 듣기 위해서는 미디 파일의 각 노트들에 따라 웨이블 테이블에 미리 등록된 적절한 음원들을 주파수 변환하여 출력하게 된다.

도 1은 종래의 미디 재생 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1에 나타낸 바와 같이, 종래의 미디 재생 장치는 미디 파일로부터 다수의 노트들 및 노트 재생 시간을 추출하는 미디 파서(110)와, 상기 추출된 노트 재생 시간을 순차적으로 출력하는 미디 시퀀서(120)와, 적어도 하나 이상의 음원 샘플이 등록하기 위한 웨이브 테이블(130)과, 상기 노트 재생 시간이 출력될 때마다 상기 등록된 적어도 하나 이상의 음원 샘플을 이용하여 각 노트들에 상응하는 음원샘플들로 주파수 변환하여 출력하는 주파수 변환부(140)로 구성된다.

여기서, 상기 미디 파일은 미리 소정의 음악에 대한 정보들이 저장 매체 등에 기록되어 있는 것으로서, 이러한 미디 파일에는 다수의 노트들과 노트 재생 시간이 포함될 수 있다. 노트란 음을 나타내는 정보로서, 예를 들어 도, 레, 미 등과 같은 음계 정보를 나타낸다. 이러한 노트는 실제적인 음이 아니므로, 실제의 음원들로 재생되어야 한다.

또한, 노트 재생 시간은 상기 미디 파일에 포함된 다수의 노트들 각각의 재생 시간을 의미하는 것으로서, 동일한 음의 길이 정보이다. 예를 들어, "레"라는 노트의 재생 시간은 1/8초라면, "레"라는 노트에 해당하는 음원이 재생시 1/8초 동 안 지속되게 된다.

상기 웨이브 테이블(130)에는 악기별 및 악기의 각 노트에 따른 음원들이 등록되어 있다. 이때, 통상 음계의 단계는 1부터 128까지로 이루어지는 되는데, 이러한 음계(즉, 노트)에 대한 음원들을 모두 상기 웨이브 테이블(130)에 등록시키는 데에는 한계가 있다. 이에 따라, 통상적으로는 대표적인 몇 개의 음계들에 대한 음원 샘플들만이 등록되어 있다.

상기 주파수 변환부(140)는 소정 노트에 대한 재생시간이 입력되면, 해당 노트에 대한 음원이 상기 웨이브 테이블(130)에 존재하는지를 파악하여 그 파악 여부에 따라 해당 노트에 대한 음원으로 주파수 변환하여 출력한다. 여기서, 상기 주파수 변환부(140)로는 오실레이터(oscillator) 등이 사용될 수 있다.

이때, 상기 해당 노트에 대한 음원이 상기 웨이브 테이블(130)에 존재하지 않는 경우, 상기 웨이브 테이블(130)에서 소정의 음원 샘플을 독출한 다음, 독출된 음원 샘플을 상기 해당 노트에 상응하는 음원 샘플로 주파수 변환하여 준다.

만일 상기 해당 노트에 대한 음원이 상기 웨이브 테이블(130)에 존재하는 경우에는 별도의 주파수 변환 없이 해당 음원 샘플을 상기 웨이브 테이블(130)에서 독출되어 출력될 수 있다.

예를 들어, 웨이브 테이블(130)에 등록된 음원 샘플이 20Khz로 샘플링 되어 있는데 반해, 원하는 음악의 노트는 40Khz로 샘플 되어 결국 40Khz로 주파수 변환되어 재생된다고 하면, 상기 주파수 변환부(140)에 의해 20Khz의 음원 샘플이 40Khz의 음원 샘플로 주파수 변환되어 출력될 수 있다.

이와 같은 과정은 각 노트에 대한 노트 재생시간이 입력될 때마다 반복적으로 진행되게 된다.

하지만, 이와 같이 각 노트에 대한 노트 재생시간이 입력될 때마다 반복적으로 상술한 바와 같은 주파수 변환을 수행하게 되는 경우, 상당한 연산 량이 요구되게 되어 해당 CPU에 과중한 부하가 걸릴 위험이 있다. 더군다나, 해당 미디 파일은 실시간으로 재생되어 출력되어야 하는데, 앞서 설명한바와 같이 각 노트에 대해 주파수 변환을 하게 됨으로써, 실시간으로 음악이 재생될 수 없게 될 수도 있다.

결국, 종래의 미디 재생 장치는 상술한 과정으로 수행됨으로써, 상당량의 CPU 자원이 사용되기 때문에 고사양의 데스크탑용 CPU를 사용하지 않고서는 충실한 음악을 재생하기가 힘들다. 따라서, 적은 량의 CPU 자원을 사용하고도 사용자가 듣기에 충분한 정도의 음질을 보장할 수 있는 기술이 절실히 요구되고 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 적은량의 CPU 자원을 사용하고도 충실한 음질을 생산할 수 있는 미디 재생 장치 및 그 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 미디 재생 방법은, 미디 파일에서 다수의 노트들 및 노트 재생시간을 추출하는 단계; 제1 음원 샘플들로부터 상기 다수의 노트들에 상응하는 제2 음원 샘플들을 생성하는 단계; 및 상기 노트 재생시간에 따라 상기 제2 음원 샘플들을 출력하는 단계를 포함한다.

상기 노트 재생시간은 상기 다수의 노트들 각각의 재생시간일 수 있다.

상기 제1 음원 샘플들은 미리 등록되어 있을 수 있다.

상기 제1 음원 샘플들은 상기 다수의 노트들보다 적어도 적은 것이 바람직하다.

상기 미디 재생 방법에 따르면, 상기 제1 음원 샘플들 중에서 상기 다수의 노트들에 상응하지 않는 음원 샘플들이 존재할 때, 상기 다수의 노트들에 상응하지 않는 음원 샘플들은 상기 다수의 노트들에 상응하는 상기 제2 음원 샘플들로 생성될 수 있다.

또한, 미디 재생 방법에 따르면, 상기 제1 음원 샘플들 중에서 상기 다수의 노트들에 상응하는 음원 샘플들이 존재할 때, 상기 다수의 노트들에 상응하는 음원 샘플들은 그대로 상기 제2 음원 샘플들로 존재할 수 있다.

상기 제2 음원 샘플들은 상기 미디 파일의 다수의 노트들에 대한 음원 샘플들인 것이 바람직하다.

상기 제2 음원 샘플들은 상기 제1 음원 샘플들을 대상으로 주파수 변환된 것이 바람직하다.

상기 생성된 제2 음원 샘플들은 등록될 수 있다.

본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따르면, 미디 재생 장치는, 미디 파일에 서 다수의 노트들 및 노트 재생시간을 추출하기 위한 수단; 상기 다수의 노트들을 이용하여 제1 음원 샘플들로부터 제2 음원 샘플들을 생성하기 위한 수단; 및 상기 노트 재생시간에 따라 상기 제2 음원 샘플들을 출력하기 위한 수단을 포함한다.

상기 미디 재생 장치에 따르면, 상기 제1 음원 샘플들 및 상기 제2 음원 샘플들을 등록하기 위한 수단을 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 등록 수단은 웨이브 테이블로 이루어지는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 미디 재생 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 미디 재생 장치는 미디 파일에서 다수의 노트들 및 노트 재생시간을 추출하는 미디 파서(11)와, 제1 음원 샘플들로부터 상기 다수의 노트들에 상응하는 제2 음원 샘플들을 생성하는 음원 샘플 생성부(13)와, 상기 노트 재생시간에 따라 상기 제2 음원 샘플들을 출력하는 미디 시퀀서(17)와, 상기 제1 음원 샘플들 및 상기 제2 음원 샘플들을 등록하기 위한 웨이브 테이블(15)로 구성된다.

여기서, 상기 미디 파일은 미리 소정의 음악에 대한 정보들이 저장 매체 등에 기록되어 있는 것으로서, 이러한 미디 파일에는 다수의 노트들과 노트 재생시간이 포함될 수 있다. 노트란 음을 나타내는 정보로서, 예를 들어 도, 레, 미 등과 같은 음계 정보를 나타낸다. 이러한 노트는 실제적인 음이 아니므로, 실제의 음원들로 재생되어야 한다. 통상적으로 음계는 1부터 128 범위로 이루어질 수 있다.

본 발명에서 상기 미디 파일은 하나의 노래의 시작과 끝으로 이루어진 하나의 악곡일 수 있다. 이러한 악곡은 수많은 음계와 각 음계의 시간 길이에 의해 구성될 수 있다. 따라서, 상기 미디 파일은 각 음계에 대응되는 노트들과 각 노트의 재생시간에 대한 정보들이 포함될 수 있다.

또한, 노트 재생시간은 상기 미디 파일에 포함된 다수의 노트들 각각의 재생시간을 의미하는 것으로서, 동일한 음의 길이 정보이다. 예를 들어, "레"라는 노트의 재생시간은 1/8초라면, "레"라는 노트에 해당하는 음원이 재생시 1/8초 동안 지속되게 된다.

상기 미디 파서(11)는 미디 파일이 입력되면, 상기 미디 파일을 파싱(parsing)하여 그 안에 포함되는 다수의 노트들과 노트 재생시간을 추출한다. 여기서, 상기 노트 재생시간은 상기 다수의 노트들 각각의 재생시간을 의미한다.

이때, 상기 다수의 노트들은 상기 음원 샘플 생성부(13)로 입력되고, 상기 노트 재생시간은 미디 시퀀서(17)로 입력된다.

상기 음원 샘플 생성부(13)는 상기 다수의 노트들을 입력받음과 동시에 상기 웨이브 테이블(15)로부터 소정의 음원 샘플들(즉, 제1 음원 샘플들)을 입력받는다. 이때, 상기 웨이브 테이블(15)에는 소정의 음원 샘플들이 미리 등록되어 있을 수 있다. 여기서, 상기 음원 샘플들은 최대한 원음(original sound)에 가까운 음원에 대한 음계를 나타낸다.

이러한 경우, 상기 음원 샘플들은 상기 다수의 노트들보다 적어도 적을 수 있다. 즉, 통상적으로 128개의 음계를 모두 음원 샘플들로 만들어 상기 웨이브 테 이블(15)에 등록시키는 데에는 한계가 있다. 따라서, 일반적으로 상기 웨이브 테이블(15)에는 128개의 음계에 대한 음원 샘플들 중에서 대표적인 몇 개 정도의 음원 샘플들만 등록되게 된다.

이에 반해, 상기 미디 파서(11)로 입력되는 미디 파일에는 적게는 수십 개에서 많게는 128계의 음계에 대한 노트들이 포함될 수 있다.

따라서, 상기 미디 파일에 포함된 노트들을 상기 웨이브 테이블(15)에 등록된 음원 샘플들을 이용하여 재생할 수는 없다.

그렇기 때문에, 앞서 설명한 바와 같이, 상기 웨이브 테이블(15)에 등록된 소정의 음원 샘플들을 이용하여 상기 미디 파일에 포함된 노트들에 상응하는 음원 샘플들로 주파수 변환하여 재생하여 주고 있다.

이때, 종래에는 각 노트마다 그에 상응하는 음원 샘플들을 실시간으로 만들어주게 됨에 따라 연산량이 폭주하여 CPU에 과부하가 걸려 실질적인 실시간 재생이 이루어지기 힘들었다.

이에 따라, 본 발명에서는 각 노트들을 재생하기 전에 미리 각 노트들에 상응하는 음원샘플들(즉, 제2 음원 샘플들)을 생성하여 상기 웨이브 테이블(15)에 등록시켜 놓은 다음, 별도의 주파수 변환 없이 일괄적으로 각 노트들에 상응하는 음원샘플들을 출력하여 재생하게 된다.

상기 음원 샘플 생성부(13)는 상기 미디 파서(11)로부터 입력된 다수의 노트들을 바탕으로 이에 상응하는 음원 샘플들(즉, 제2 음원 샘플들, 이하 설명의 편의상 제2 음원 샘플들이라 함)이 존재하는지를 파악한다.

즉, 상기 음원 샘플 생성부(13)는 상기 미디 파서(11)로부터 상기 다수의 노트들을 입력받는 동시에 상기 웨이브 테이블(15)로부터 소정의 음원 샘플들(즉, 제1 음원 샘플들, 이하 설명의 편의상 제1 음원 샘플들이라 함)을 입력받는다. 그리고, 상기 음원 샘플 생성부(13)는 상기 제1 음원 샘플들 중에서 상기 다수의 노트들에 상응하는 제2 음원 샘플들이 존재하는지를 파악한다.

이때, 상기 제1 음원 샘플들 중에서 상기 다수의 노트들에 상응하지 않는 음원 샘플들이 존재할 때, 상기 다수의 노트들에 상응하지 않는 음원 샘플들은 상기 다수의 노트들에 상응하는 상기 제2 음원 샘플들로 생성될 수 있다. 만일 상기 제1 음원 샘플들 중에서 상기 다수의 노트들에 상응하는 음원 샘플들이 존재하면, 상기 다수의 노트들에 상응하는 음원 샘플들은 그대로 상기 제2 음원 샘플들로 존재할 수 있다.

다시 말해, 상기 다수의 노트들에 상응하는 제1 음원 샘플들은 그대로 상기 제2 음원 샘플들이 되고, 상기 다수의 노트들에 상응하는 제2 음원 샘플들이 상기 제1 음원 샘플들에 존재하지 않는 경우에는 상기 제1 음원 샘플들을 이용하여 상기 다수의 노트들에 상응하는 제2 음원 샘플들을 생성하게 된다.

여기서, 상기 제2 음원 샘플들은 상기 미디 파일의 다수의 노트들에 대한 음원 샘플들인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 생성된 제2 음원 샘플들은 상기 제1 음원 샘플들을 대상으로 주파수 변환된 것일 수 있다.

예를 들어, 노트가 100 음계인 경우, 이러한 음계에 대한 음원 샘플이 상기 제1 음원 샘플들 중에 존재하지 않는 경우, 상기 제1 음원 샘플들 중 하나의 음원 샘플(예컨대, 70 음계에 대한 음원 샘플)을 주파수 변환하여 100 음계에 대한 음원 샘플을 생성할 수 있다. 따라서, 이와 같이 생성된 100 음계에 대한 음원 샘플은 상기 100 음계에 대한 노트 재생시간에 따라 100 음계로 재생될 수 있다.

이와 같이 생성된 제2 음원 샘플들은 상기 웨이브 테이블(15)의 별도의 영역에 등록될 수 있다.

이때, 상기 웨이브 테이블(15)에 등록된 상기 생성된 제2 음원 샘플들은 상기 미디 파일에 포함되는 모든 노트들에 상응하는 음원 샘플들로서, 상기 제2 음원 샘플들이 모두 재생되면, 하나의 악곡이 전부 재생될 수 있다.

한편, 상기 미디 파서(11)로부터 각 노트에 대한 재생시간을 입력받은 상기 미디 시퀀서(17)는 각 노트 재생시간에 따라 각 노트에 상응하는 제2 음원 샘플들을 순차적으로 각 노트의 재생시감만큼씩 상기 웨이브 테이블(15)로부터 독출되어 출력되고, 이에 따라 상기 미디 파일에 대한 재생이 완전하게 수행될 수 있다.

종래에 각 노트가 입력될 때마다 실시간으로 각 노트에 상응하는 음원 샘플들로 주파수 변환하여 출력함으로써 연산량이 폭주하여 CPU에 과부하가 걸려 제품 성능 및 신뢰도에 치명적인 악영향을 초래하였다.

이에 반해, 본 발명에서는 종래와 같이 실시간으로 음원 샘플들을 만들어 재생하지 않고, 대신 각 노트에 대한 음계들을 재생하기 전에 각 노트에 대한 음원 샘플들을 생성하여 등록시켜 놓고, 각 노트의 재생시간에 맞추어 일괄적으로 생성 된 음원 샘플들을 출력하여 재생함으로써, CPU의 과부하를 억제하여 보다 효율적인 신뢰도 높은 미디 재생을 구현할 수 있다.

Claims (12)

1. 미디 파일에서 다수의 노트들 및 노트 재생시간을 추출하는 단계;

   제1 음원 샘플들로부터 상기 다수의 노트들에 상응하는 제2 음원 샘플들을 미리 생성하는 단계; 및

   상기 노트 재생시간에 따라 상기 제2 음원 샘플들을 출력하는 단계

   를 포함하는 미디 재생 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 노트 재생시간은 상기 다수의 노트들 각각의 재생시간인 것을 특징으로 하는 미디 재생 방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 제1 음원 샘플들은 미리 등록되어 있는 것을 특징으로 하는 미디 재생 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 제1 음원 샘플들은 상기 다수의 노트들보다 적어도 적은 것을 특징으로 하는 미디 재생 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1 음원 샘플들 중에서 상기 다수의 노트들에 상응하지 않는 음원 샘플들이 존재할 때, 상기 다수의 노트들에 상응하지 않는 음원 샘플들은 상기 다수의 노트들에 상응하는 상기 제2 음원 샘플들로 생성되는 것을 특징 으로 하는 미디 재생 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 제1 음원 샘플들 중에서 상기 다수의 노트들에 상응하는 음원 샘플들이 존재할 때, 상기 다수의 노트들에 상응하는 음원 샘플들은 그대로 상기 제2 음원 샘플들로 존재하는 것을 특징으로 하는 미디 재생 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 제2 음원 샘플들은 상기 미디 파일의 다수의 노트들에 대한 음원 샘플들인 것을 특징으로 하는 미디 재생 방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 제2 음원 샘플들은 상기 제1 음원 샘플들을 대상으로 주파수 변환된 것임을 특징으로 하는 미디 재생 방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 생성된 제2 음원 샘플들은 등록되는 것을 특징으로 하는 미디 재생 방법.
10. 미디 파일에서 다수의 노트들 및 노트 재생시간을 추출하기 위한 수단;

    상기 다수의 노트들을 이용하여 제1 음원 샘플들로부터 제2 음원 샘플들을 미리 생성하기 위한 수단; 및

    상기 노트 재생시간에 따라 상기 제2 음원 샘플들을 출력하기 위한 수단

    을 포함하는 미디 재생 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 제1 음원 샘플들 및 상기 제2 음원 샘플들을 등록하기 위한 수단

    을 더 포함하는 미디 재생 장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 등록 수단은 웨이브 테이블로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미디 재생 장치.

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