[멀티미디어] 4장 사운드 처리기술 : 입체음향

입체음향 : 모노 사운드에서 2D 스테레오를 벗어나 3D 사운드로 발전해 컴퓨터 게임, 영화 및 컴퓨터 분야에서 활용

입체음향 기술

서라운드 (Surround)

• 돌비 서라운드(Dolby Surround)가 가장 대표적
• 사람이 있는 위치를 기준으로 사방에서 소리를 들려주는 방식
  ▪ 공간감, 입체감
• 5.1, 6.1, 7.1 채널 등이 대표적임
  ▪ 0.1은 서브우퍼(Subwoofer)를 의미
• 스테레오와 마찬가지로 청취자가 음의 중심점에 있어야 입체감을 적절하게 느낄 수 있음

Surround System (5.1 channel)

 

 

Surround System (7.1 channel)

 

입체 음향(Interactive 3D Sound)

• 음원과 청취자 간에 상대적인 위치를 계산하여 사운드를 출력
• 청취자와 상호작용이 가능
  ▪ 사용자의 이동이나 반응, 또는 음원의 이동에 따라 소리가 입체적으로
  ▪ 상호작용이 필요한 가상 현실이나 게임에서 많이 사용
• Creative사의 EAX, Aureal사의 A3D, 마이크로소프트사의 Direct 3D Sound에서 지원

 

입체음향의 원리

 

입체음향(Interactive 3D Sound) : 재생된 음향을 들었을 때 음향으로부터 공간적 단서 (방향감, 거리감, 공간감)를 지각할 수 있는 음향

 

소리의 전달 경로

• 공간 전달계(외부) : 실내의 벽이나 천장 등에서 전달
• 머리 전달계(내부) : 인간의 머리와 귓바퀴에서 전달

음원에 대한 공간적 단서

• 두 귀에 들어오는 두 신호간의 차이 때문

공간적 단서

• 두 귀에 도달하는 소리의 시간차(IDA: Interaural Time Difference) 
  ▪ 가까운 방향 쪽에 있는 귀가 먼저 그 소리를 들음
• 두 귀에 도달하는 소리의 세기차(IID: Interaural Intensity Difference)
  ▪ 가까이에서 들리는 음의 크기가 더 큼
• 그 외 시각적 효과, 머리의 움직임, 소리의 종류에 따른 친숙도 등

입체음향의 생성 방식

ㅇ 입체 음향은 청취자와 음원간의 위치 정보를 이용하여 생성할 수 있음

ㅇ 음원과 청취자에 대한 위치의 변화에 따른 소리를 생성하기 위해서는 먼저 청취자와 음원 간의 위치를 반

     영한 소리를 녹음

ㅇ 녹음된 소리로부터 머리 전달함수(HRTF)를 이용하여 입체 음향을 생성

ㅇ 특정 장소에 따른 입체 음향을 생성하기 위해서는 장소에 따른 머리 전달함수(HRTF)와 공간 전달함수

     (RTF)를 이용

 

(1) 음을 녹음하는 방법

가짜 머리(Dummy head) 양쪽 귀에 마이크로폰을 설치하고
음원을 이동시키면서 소리를 녹음하는 방식

 

 

(2) 입체음을 생성하는 방법
머리 전달함수(HRTF: Head-Related Transfer Function) 

• 무반향실 내에서 가짜 머리를 이용하여 여러 각도에서 배치한 스피커에서 나오는 음들을 녹음하여 푸리에(Fourier) 변환한 것
• 머리 전달 함수는 소리가 들어오는 각도에 따라 달라지기 때문에 여러 위치에서 나오는 음들에 대해 머리 전달 함수를 측정하고 이를 데이터베이스로 구축

공간 전달함수(RTF: Room Transfer Function)

• 특정 장소에 따른 공간의 크기, 구조, 벽 또는 천정 재질 등에 의해 음원에 대한 직접음, 초기 반사음, 잔향 패턴 및 잔향 시간 등이 달라짐
• 특정 장소의 효과를 생성하기 위해서는 무반향실이 아닌 특정 실내에서 머리 전달 함수를 측정해야 함
• 특정한 장소에서 측정한 머리 전달함수를 공간 전달함수라고 함
• 이를 이용하여 특정한 장소에 대한 가상의 음장(음원을 둘러싸고 있는 공간)을 생성할 수 있음
• 이러한 기술을 차폐(Occlusion) 기술, 앰비언스 리버브(Ambience Reverb) 기술이라 부름