KR19990064398A - 현실감있는 입체음향구현을 위한 가상음장 생성 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 현실감있는 입체음향구현을 위한 가상음장 생성 방법에 관한 것이다.
본 발명은 음원 파일을 로딩시킨 후 공간 파라미터를 입력하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계로부터 입력되는 공간 파라미터에 따라 반사되는 음에 대한 반사 강도를 계산한 후, 음의 밀도 향상을 위해 각 반사음간에 내삽 처리를 하는 제 2 단계와; 상기 제 1 단계로부터 입력되는 공간 파라미터에 따라 잔향시간을 계산한 후, 고주파 흡수시간에 적절한 저역통과필터의 차단 주파수를 결정하는 제 3 단계와; 상기 제 3 단계로부터 음원에 필터링을 적용할 경우, 광범위한 계산량을 피하고 메모리 공간의 낭비를 줄이기 위해 음원을 일정길이의 블록으로 다중 분할한 후, 각 블록에 대해 독립적인 연산을 수행하여 효율성을 극대화하는 제 4 단계와; 상기 제 2 및 제 4 단계로부터 구현된 반사음을 조화롭게 위치시켜 전체적인 공간의 충격응답함수를 생성하는 제 5 단계를 포함하여 이루어지며, CD 타이틀, 인터넷상의 오디오 정보, 가상현실 및 게임소프트웨어의 제작 등에서 요구되는 음향 효과를 신호처리 알고리즘을 통해 개선시켜 일반 사용자들이 단순 모노음이나 스테레오음에서 느끼기 힘든 현장감을 제공하므로서 보다 실감나는 음향의 청취를 가능하게 할 수 있는 현실감있는 입체음향구현을 위한 가상음장 생성 방법을 제시한다.
Description
본 발명은 CD 타이틀, 인터넷상의 오디오 정보, 가상현실 및 게임소프트웨어의 제작 등에서 요구되는 음향 효과를 신호처리 알고리즘을 통해 개선시켜 일반 사용자들이 단순 모노음이나 스테레오음에서 느끼기 힘든 현장감을 제공하므로서 보다 실감나는 음향의 청취를 가능하게 할 수 있는 현실감있는 입체음향구현을 위한 가상음장 생성 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 어떤 특정 장소 내에서 발하는 음은 공간의 크기와 사방 벽, 바닥, 천장을 구성하는 재료의 흡음률과 음원과 청취자의 가변적인 위치 등에 기인하여 결정되는 공간의 특성에 따라 청취자에게 다양하게 지각될 수 있다. 이러한 효과를 구현하기 위해서, 종래에는 여러 가지 필터를 조합하여 원하는 공간의 충격응답함수에 근접하는 신호를 모델링하거나 혹은, 시뮬레이션과는 달리 실제 상황하에서 일어날 수 있는 미묘한 효과를 고려하기 위해서 특정 장소에서 여러 가지 음향 측정 장비를 사용하여 실측으로 얻은 충격응답함수를 직접 음원에 적용하는 방법을 사용해 왔다. 그러나, 후자의 경우 원하는 장소에 해당하는 효과를 구현하기 위해서는 측정상의 번거로움과 더불어 측정장소의 수효에 많은 제한이 따른다는 점 이외에도 계곡 등과 같은 장소에 대한 실측 데이터를 얻기란 매우 어렵다고 할 수 있다. 반면, 전자의 경우는 단지 프로그램기법을 활용한 여러 가지 필터를 사용하여 다양한 공간에 대한 현장감을 시뮬레이션을 통해 간단하고 사용자의 기호에 맞게 다양하게 구현할 수 있다는 장점이 있다. 즉, 이 경우, 사용하는 필터의 종류와 갯수, 각 필터의 스펙, 필터들간의 조합방법 등에 따라 무궁무진한 효과를 기대할 수 있으므로 상대적으로 후자의 경우에 비해서 간편하다고 할 수 있다. 이에 따라, 필터들간의 조합에 의해 필요한 음장효과를 구현하되 종래의 필터링 방법에 의한 결과들에서 볼 수 없는 여러 가지 알고리즘을 부가하여 좀 더 자연스럽고 실감나는 음장효과를 만들어내고자 하는 필요성이 대두되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 음향 청취 시, 청취자가 마치 가상의 콘서트홀이나 동굴과 같은 임의의 공간에 실제 위치해 있는 듯한 착각을 불러일으키게 하므로서 몰입감을 증대시킬 수 있는 현실감있는 입체음향구현을 위한 가상음장 생성 방법을 제공하는데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 입체음향구현을 위한 가상음장 생성 방법은 음원 파일을 로딩시킨 후 공간 파라미터를 입력하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계로부터 입력되는 공간 파라미터에 따라 반사되는 음에 대한 반사 강도를 계산한 후, 음의 밀도 향상을 위해 각 반사음간에 내삽 처리를 하는 제 2 단계와; 상기 제 1 단계로부터 입력되는 공간 파라미터에 따라 잔향시간을 계산한 후, 고주파 흡수시간에 적절한 저역통과필터의 차단 주파수를 결정하는 제 3 단계와; 상기 제 3 단계로부터 음원에 필터링을 적용할 경우, 광범위한 계산량을 피하고 메모리 공간의 낭비를 줄이기 위해 음원을 일정길이의 블록으로 다중 분할한 후, 각 블록에 대해 독립적인 연산을 수행하여 효율성을 극대화하는 제 4 단계와; 상기 제 2 및 제 4 단계로부터 구현된 반사음을 조화롭게 위치시켜 전체적인 공간의 충격응답함수를 생성하는 제 5 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 음원 파일을 로딩시킨 후 공간 파라미터를 입력하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계로부터 입력되는 공간 파라미터에 따라 반사되는 음에 대한 반사 강도를 계산한 후, 음의 밀도 향상을 위해 각 반사음간에 내삽 처리를 하는 제 2 단계와; 상기 제 1 단계로부터 입력되는 공간 파라미터에 따라 잔향시간을 계산한 후, 고주파 흡수시간에 적절한 저역통과필터의 차단 주파수를 결정하는 제 3 단계와; 상기 제 3 단계로부터 음원에 필터링을 적용할 경우, 광범위한 계산량을 피하고 메모리 공간의 낭비를 줄이기 위해 음원을 일정길이의 블록으로 다중 분할한 후, 각 블록에 대해 독립적인 연산을 수행하여 효율성을 극대화하는 제 4 단계와; 상기 제 2 및 제 4 단계로부터 구현된 반사음을 조화롭게 위치시켜 전체적인 공간의 충격응답함수를 생성하는 제 5 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체인 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 가상음장 생성절차의 플로우다이어그램.
도 2는 본 발명에 따른 가상음장 생성 블록다이어그램 구성도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 가상음장 생성절차의 플로우다이어그램이고, 도 2는 본 발명에 따른 가상음장 생성 블록다이어그램 구성도이다.
도 1 및 도 2를 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 음장효과 처리 순서는 효과를 가하고자 하는 음원 파일(S1)을 로딩(Loading)시킨 후(S2), 청취자가 위치하고 있는 가상공간의 크기, 사방 벽과 천장 및 바닥을 구성하는 재질의 흡음률, 공간내에서의 청취자와 음원의 위치, 고주파 흡수 시간 등과 관계되는 파라미터들(S3)을 입력받고(S4) 실제적인 음장효과 처리를 시작하게 된다. 음장효과는 크게 초기반사음군과, 일반적으로 잔향이라고 일컫어지는 후기반사음군에 대한 효과로 나뉘어진다. 벽의 흡음률, 음원과 청취자의 위치에 관한 파라미터는 초기반사음을, 공간의 크기와 고주파 흡수시간은 후기반사음을 결정짓는 중요한 요소가 된다.
먼저, 입력된 파라미터 정보를 활용하여 도 1 및 도 2에서와 같이, 발생 음원이 처음 청취자에게 지각되는 시점과 각 벽, 천장 및 바닥으로부터 반사되는 6개의 음에 대한 반사 강도를 계산한다(S5, 100 및 101). 이렇게 해서 얻어진 6개의 초기반사음은 실제적인 경우와 비교해 볼 때 음의 밀도면에서 조밀하지 못한 특성을 보이게 되므로, 이를 극복하기 위해 각 반사음간에 내삽(Interpolation)처리를 하여 밀도를 어느 정도 증가시킨다(S6, 102).
이러한 초기반사음에 시간적으로 뒤지는 후기반사음에 대한 모델링은 주로 음원의 필터링에 의해 구현된다. 먼저, 공간크기 파라미터에 해당하는 잔향시간(S7)을 계산하고 고주파 흡수시간에 적절한 저역통과필터(LPF; Low Pass Filter)의 차단(Cutoff) 주파수를 결정한다(S8).
이후, 음원은 이렇게 내부적으로 계산된 두 가지의 요소에 따라 결정되는 여러 개의 필터들을 통과하면서 원하는 목적에 맞게 변형된다. 가변적인 값을 가지는 콤(Comb) 필터(S9, 103)의 이득값(104)은 잔향시간에 의해 고정되어 지수함수(Exponential) 형태로 감쇠하는 실 공간의 충격응답함수에 근사한 응답곡선을 만들어 내고, 뒤따르는 전역통과(Allpass) 필터(S11, 105)는 이렇게 만들어진 응답곡선의 밀도를 이득값(106)과 지연을 통해 대폭 증가시켜 소리의 질감을 향상시키는 역할을 한다. 그러나, 이러한 음장효과는 복잡한 신호처리에 의해 이루어진다. 이 때문에 저주파나 고주파가 혼재한 일반적인 음원의 경우는 잔향처리시 필요한 음원간의 일정시간 지연 및 감쇠하는 이득효과의 모델링 과정 중 필연적으로 발생하는 음의 색채화(Coloration)로 말미암아 가공후 많은 금속성의 소리를 내포하게 된다. 이러한 고주파수 성분의 금속성의 소리를 제거하여 청취자가 결과음을 들을때, 한층 더한 부드러움을 느끼게 하기 위해서는 반드시 콤(Comb) 필터 처리된 음을 저역통과(Lowpass) 필터(S10, 107)로 통과시켜 고주파수 성분을 제거하는 작업이 필요하다. 이에 따라, 도 2에서와 같이 콤(Comb) 필터의 피드백 루프내에 저역통과(Lowpass) 필터를 둔다. 보통의 경우, 음향효과를 가하기 위해 채택되는 음원의 길이는 수 초이상에 달하며, 이는 샘플수로 환산하면 상당히 방대한 양에 해당되는 값이다. 따라서, 전술한 알고리즘을 전체 음원에 대해 한꺼번에 적용할 경우는 내부적으로 목적한 신호처리를 위해 상당량의 계산을 요하게 될 뿐 만아니라, 메모리 관점에서도 대규모의 공간을 필요로 하게 됨으로써 비효율적인면을 보이게 된다. 그러므로, 효과적인 처리를 위해서 긴 음원을 일정길이의 블록으로 분할하여 일련의 블록열을 구성한 후, 마지막 블록에 도달할 때까지 각각의 블록에 대해서 음장효과를 반복처리하고 합산하는 방법으로 과정을 진행한다(S12).
이와 같이, 상기에서 언급한 두 반사음군을 동일 음원에 대해 각각 독립적으로 모델링하여 초기반사음과 후기반사음을 만들고 나면, 실제적인 공간에서와 비슷한 충격응답곡선을 얻어내기 위해서 두 반사음군을 통합하는 작업이 이루어진다. 즉, 초기반사음과 후기반사음은 시간적인 차이에 의해 구별되므로, 음원 발생시 초기반사음군을 형성하는 많은 반사음 중 사방벽에 의해 최종적 반사되어 청취자에게 도착하는 음 바로후에 앞서 가공한 후기반사음군을 위치시켜서 전체적인 충격응답곡선을 만들어낸다. 이 과정에 해당하는 것이 도 1의 (S13, 108)이다.
이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 효과적으로 음장효과를 구현함으로써 청취자가 음향 청취시, 마치 가상의 임의의 공간에 위치해 있는 듯한 착각을 불러일으키게 하는데 탁월한 효과가 있다.
Claims (5)
- 음원 파일을 로딩시킨 후 공간 파라미터를 입력하는 제 1 단계와;상기 제 1 단계로부터 입력되는 공간 파라미터에 따라 반사되는 음에 대한 반사 강도를 계산한 후, 음의 밀도 향상을 위해 각 반사음간에 내삽 처리를 하는 제 2 단계와;상기 제 1 단계로부터 입력되는 공간 파라미터에 따라 잔향시간을 계산한 후, 고주파 흡수시간에 적절한 저역통과필터의 차단 주파수를 결정하는 제 3 단계와;상기 제 3 단계로부터 음원에 필터링을 적용할 경우, 광범위한 계산량을 피하고 메모리 공간의 낭비를 줄이기 위해 음원을 일정길이의 블록으로 다중 분할한 후, 각 블록에 대해 독립적인 연산을 수행하여 효율성을 극대화하는 제 4 단계와;상기 제 2 및 제 4 단계로부터 구현된 반사음을 조화롭게 위치시켜 전체적인 공간의 충격응답함수를 생성하는 제 5 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체음향구현을 위한 가상음장 생성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 공간파라미터는 청취자가 위치하고 있는 가상공간의 크기, 사방 벽과 천장 및 바닥을 구성하는 재질의 흡음률, 공간내에서의 청취자와 음원의 위치 그리고, 고주파 흡수 시간에 관련된 파라미터인 것을 특징으로 하는 입체음향구현을 위한 가상음장 생성 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 4 단계는저역통과필터의 차단 주파수를 결정한 후, 긴 음원을 일정길이의 블록으로 분할하여 일련의 블록열을 구성하고 마지막 블록에 도달할 때까지 각각의 블록에 대해서 음장효과를 반복처리하고 합산하는 과정을 진행하는 단계;상기 단계가 모두 수행되면, 소리의 질감을 향상시키기 위한 전역통과 필터 처리를 수행하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 입체음향구현을 위한 가상음장 생성 방법.
- 제 3 항에 있어서,상기 음장효과를 반복처리하고 합산하는 과정을 진행하는 단계는상기 단계 수행전에 청취자가 결과음을 들을때, 한층 더한 부드러움을 느끼도록 콤 필터 처리 및 상기 처리후 반드시 저역통과 필터 처리를 수행하여 고주파수 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 입체음향구현을 위한 가상음장 생성 방법.
- 음원 파일을 로딩시킨 후 공간 파라미터를 입력하는 제 1 단계와;상기 제 1 단계로부터 입력되는 공간 파라미터에 따라 반사되는 음에 대한 반사 강도를 계산한 후, 음의 밀도 향상을 위해 각 반사음간에 내삽 처리를 하는 제 2 단계와;상기 제 1 단계로부터 입력되는 공간 파라미터에 따라 잔향시간을 계산한 후, 고주파 흡수시간에 적절한 저역통과필터의 차단 주파수를 결정하는 제 3 단계와;상기 제 3 단계로부터 음원에 필터링을 적용할 경우, 광범위한 계산량을 피하고 메모리 공간의 낭비를 줄이기 위해 음원을 일정길이의 블록으로 다중 분할한 후, 각 블록에 대해 독립적인 연산을 수행하여 효율성을 극대화하는 제 4 단계와;상기 제 2 및 제 4 단계로부터 구현된 반사음을 조화롭게 위치시켜 전체적인 공간의 충격응답함수를 생성하는 제 5 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100494288B1 (ko) * | 2002-11-15 | 2005-06-13 | 한국전자통신연구원 | 다채널 입체 음향 재생 장치 및 그 방법 |
| KR100588219B1 (ko) * | 2005-03-31 | 2006-06-08 | 엘지전자 주식회사 | 저연산 인공잔향 생성방법 및 이를 위한 장치 |
| KR100673288B1 (ko) * | 2004-06-14 | 2007-01-24 | (주)엑스파미디어 | 오디오 데이타 제공 시스템 및 그 오디오 데이타 제공방법 |
| KR100714980B1 (ko) * | 2005-03-14 | 2007-05-04 | 한국전자통신연구원 | 가상음원위치정보를 이용한 멀티채널 오디오 신호의 압축및 복원 방법 |
| KR100899836B1 (ko) * | 2007-08-24 | 2009-05-27 | 광주과학기술원 | 실내 충격응답 모델링 방법 및 장치 |
| CN113923561A (zh) * | 2020-07-08 | 2022-01-11 | 阿里巴巴集团控股有限公司 | 一种智能音箱音效调整方法和装置 |
| KR102361605B1 (ko) * | 2020-09-28 | 2022-02-09 | (주)보울컴퍼니 | 실내 음향 제어 시스템 |
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100494288B1 (ko) * | 2002-11-15 | 2005-06-13 | 한국전자통신연구원 | 다채널 입체 음향 재생 장치 및 그 방법 |
| KR100673288B1 (ko) * | 2004-06-14 | 2007-01-24 | (주)엑스파미디어 | 오디오 데이타 제공 시스템 및 그 오디오 데이타 제공방법 |
| KR100714980B1 (ko) * | 2005-03-14 | 2007-05-04 | 한국전자통신연구원 | 가상음원위치정보를 이용한 멀티채널 오디오 신호의 압축및 복원 방법 |
| KR100588219B1 (ko) * | 2005-03-31 | 2006-06-08 | 엘지전자 주식회사 | 저연산 인공잔향 생성방법 및 이를 위한 장치 |
| KR100899836B1 (ko) * | 2007-08-24 | 2009-05-27 | 광주과학기술원 | 실내 충격응답 모델링 방법 및 장치 |
| CN113923561A (zh) * | 2020-07-08 | 2022-01-11 | 阿里巴巴集团控股有限公司 | 一种智能音箱音效调整方法和装置 |
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