KR100769990B1 - Apparatus and Method for Controlling Spatial Impulse Response for Spaciousness and Auditory Distance Control of Stereophonic Sound - Google Patents

Apparatus and Method for Controlling Spatial Impulse Response for Spaciousness and Auditory Distance Control of Stereophonic Sound Download PDF

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야1. TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

본 발명은 입체음향의 공간감 및 거리감 제어를 위한 공간 임펄스 응답 제어 장치에 관한 것임.The present invention relates to a spatial impulse response control device for controlling the sense of space and distance of three-dimensional sound.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제2. The technical problem to be solved by the invention

본 발명은 음원의 위치이동 시 기준 임펄스 응답의 직접음 및 초기 반사음 포락선 구간을 제어함으로써, 입체음향의 공간감 및 거리감을 제어하기 위한, 공간 임펄스 응답 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있음.An object of the present invention is to provide a spatial impulse response control device for controlling the sense of spatial and distance of three-dimensional sound by controlling the direct sound and the initial reflection sound envelope of the reference impulse response when the position of the sound source is moved.

3. 발명의 해결방법의 요지3. Summary of Solution to Invention

본 발명은, 임펄스 응답을 제어하여 음원의 거리감을 제어하는 임펄스 응답 제어 장치에 있어서, 상기 임펄스 응답을 직접음, 초기 반사음 구간 및 후기 잔향 구간으로 분할하기 위한 임펄스 응답 분석수단; 상기 임펄스 응답 분석수단으로부터 출력된 직접음 및 초기 반사음 구간의 포락선을 갱신하고, 갱신된 직접음 및 초기 반사음 구간의 임펄스 응답을 출력하기 위한 초기 반사음 포락선 제어수단; 상기 갱신된 직접음 및 초기 반사음 구간의 임펄스 응답과 상기 후기 잔향 구간의 임펄스 응답을 합성하기 위한 임펄스 응답 합성수단; 및 상기 임펄스 응답 합성수단으로부터 출력된 합성 임펄스 응답과 상기 음원으로부터 입력된 입체음향을 컨벌루션(convolution)하여 필터링하기 위한 필터링수단을 포함함.The present invention provides an impulse response control device for controlling a sense of distance of a sound source by controlling an impulse response, comprising: impulse response analyzing means for dividing the impulse response into a direct sound, an early reflection sound interval, and a late reverberation interval; Initial reflection sound envelope control means for updating the envelope of the direct sound and initial reflection sound sections output from the impulse response analyzing means, and outputting the impulse response of the updated direct sound and early reflection sound sections; Impulse response synthesizing means for synthesizing the impulse response of the updated direct sound and early reflection sound intervals and the impulse response of the late reverberation interval; And filtering means for convolving and filtering the synthesized impulse response output from the impulse response synthesizing means and the stereophonic sound input from the sound source.

4. 발명의 중요한 용도4. Important uses of the invention

본 발명은 가상 입체 음향 환경 시스템에 이용됨.The present invention is used in a virtual stereo sound environment system.

입체음향, 임펄스 응답, 직접음, 초기 반사음, 잔향Stereo sound, impulse response, direct sound, early reflections, reverberation

Description

입체음향의 공간감 및 거리감 제어를 위한 공간 임펄스 응답 제어 장치{Apparatus and Method for Controlling Spatial Impulse Response for Spaciousness and Auditory Distance Control of Stereophonic Sound} Apparatus and Method for Controlling Spatial Impulse Response for Spaciousness and Auditory Distance Control of Stereophonic Sound}             

도 1은 일반적인 임의의 공간에서의 임펄스 음원에 대한 임펄스 응답을 설명하는 도면,1 is a diagram illustrating an impulse response to an impulse sound source in a general arbitrary space;

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공간 임펄스 응답 제어 장치의 구성도,2 is a block diagram of a spatial impulse response control device according to an embodiment of the present invention,

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공간 임펄스 응답 제어 방법을 설명하는 흐름도,3 is a flowchart illustrating a method for controlling a spatial impulse response according to an embodiment of the present invention;

도 4는 초기 반사음 구간의 거리에 따른 감쇄 특성을 설명하는 도면,4 is a diagram illustrating attenuation characteristics according to a distance of an initial reflection sound interval;

도 5는 도 2의 초기 반사음 포락선 제어부가 갱신된 직접음 및 초기 반사음 구간의 임펄스 응답을 출력하는 과정을 설명하는 도면이다.FIG. 5 is a diagram illustrating a process of outputting an impulse response between the updated direct sound and the initial reflected sound interval by the initial reflection sound envelope controller of FIG. 2.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

200 : 임펄스 응답 분석부 210 : 초기 반사음 포락선 제어부200: impulse response analysis unit 210: initial reflection sound envelope control unit

220 : 임펄스 응답 합성부 230 : 필터부220: impulse response synthesis unit 230: filter unit

본 발명은 공간 임펄스 응답 제어 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 가상 음향 환경에서 입체음향의 공간감 및 거리감을 제어하기 위한, 공간 임펄스 응답 제어 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a spatial impulse response control device, and more particularly, to a spatial impulse response control device for controlling the sense of space and distance of the three-dimensional sound in a virtual acoustic environment.

입체음향은 음원이 존재하는 공간에 직접 위치하지 않은 청취자가 재생된 음향을 들었을 때 음향으로부터 공간적인 단서(방향감, 거리감 및 공간감)를 지각할 수 있는 음향을 의미한다.Stereophonic sound refers to a sound that can perceive spatial cues (direction, distance and sense of space) from sound when a listener who is not directly located in a space where a sound source is present hears the reproduced sound.

도 1은 일반적인 임의의 공간에서의 임펄스 음원에 대한 임펄스 응답을 설명하는 도면이다.1 is a diagram illustrating an impulse response to an impulse sound source in a general arbitrary space.

도시된 바와 같이, 청취자가 임펄스 음원(100)으로부터 전달받는 음향은 직접음(110), 초기 반사음(120) 및 후기 잔향(130)으로 구분된다.As shown, the sound that the listener receives from the impulse sound source 100 is divided into a direct sound 110, an early reflection sound 120, and a late reverberation 130.

직접음(110)은 임펄스 음원(100)으로부터 청취자에게 바로 전달되는 음으로 청취자가 음원의 위치를 파악할 수 있게 한다. 이때, 직접음(110)이 임펄스 음원(100)으로부터 청취자에게 전달되는 시간을 초기 지연(140)이라고 정의한다.The direct sound 110 is a sound that is directly transmitted from the impulse sound source 100 to the listener so that the listener can determine the position of the sound source. At this time, the time that the direct sound 110 is transmitted from the impulse sound source 100 to the listener is defined as the initial delay 140.

반사음은 임펄스 음원(100)에서 발생한 소리들이 벽면이나 천정과 같은 반사면에 반사되어 직접음(110)보다 상대적으로 길어진 경로를 갖고 청취자에게 전달되는 음이다. 이때, 직접음(110)이 전달되고 나서 약 50 ∼ 80ms 사이에 전달되는 반사음을 초기 반사음(120)이라고 한다. The reflected sound is a sound that is generated from the impulse sound source 100 and is reflected to a reflective surface such as a wall or a ceiling and is delivered to the listener with a path that is relatively longer than the direct sound 110. In this case, the reflection sound transmitted between about 50 to 80 ms after the direct sound 110 is transmitted is referred to as the initial reflection sound 120.

초기 반사음(120)은 직접음(110)이 도달한 후 빠른 시간 내에 전달되기 때문에 음향의 방향감을 변화시키지 않으면서 직접음(110)을 보강하여 음량감을 향상시키고, 입체음향의 공간감을 잘 표현한다.Since the early reflection sound 120 is delivered within a short time after the direct sound 110 arrives, the direct sound 110 is enhanced by reinforcing the direct sound 110 without changing the directionality of the sound, and expresses the spatial feeling of the three-dimensional sound well. .

후기 잔향(130)은 직접음(110)이 발생하고 약 80ms 이후에 나타나는 반사음으로 여러 경로를 통해 전달되는 반사음이 중첩된 것이다. 반사 때 반사면에서 에너지의 일부가 흡수되어 잔향(130)의 크기는 일반적으로 지수함수적으로 줄어든다.The late reverberation 130 is a reflection sound that appears after about 80 ms after the direct sound 110 is generated and overlaps the reflection sound transmitted through various paths. When reflected, a portion of the energy is absorbed at the reflecting surface so that the size of the reverberation 130 is generally exponentially reduced.

한편, 청취자는 잔향이 없는 환경에서는 음원에서 발생하는 음향의 음량을 통해 입체음향의 거리감 및 공간감을 느끼고, 잔향이 있는 환경에서는 잔향 에너지의 크기 및 잔향시간(reverberation time)을 통해 입체음향의 거리감 및 공간감을 느끼게 된다.On the other hand, the listener feels the sense of distance and space of the stereo sound through the volume of sound generated from the sound source in the environment without reverberation, and the sense of distance of the stereo sound through the magnitude and reverberation time of the reverberation energy in the environment with reverberation. You feel a sense of space.

잔향이 없는 환경에서 음원의 음량은 음원으로부터 청취자까지의 거리의 제곱에 반비례하기 때문에 청취자는 음원의 음량이 크게 느껴질 때는 음원이 먼 거리에 있다고 느끼고, 음원의 음량이 작을 때는 음원이 가까운 거리에 있다고 느낀다. In an environment where there is no reverberation, the volume of the sound source is inversely proportional to the square of the distance from the sound source to the listener, so that the listener feels that the sound source is far away when the volume of the sound source is loud, and that the sound source is near when the volume of the sound source is low. I feel it.

그러나, 잔향이 있는 환경에서 입체음향으로부터 청취자가 느끼는 거리감은 음원의 음량뿐만 아니라, 직접음과 잔향 에너지의 상대적인 비율에 따라 거리감을 느끼게 된다. 직접음과 잔향에너지의 상대적인 크기가 거리에 따라 변화되는 것은 직접음의 크기는 거리의 제곱에 반비례하여 감소하지만 잔향의 크기는 거리가 증가하여도 거의 변화가 없는 현상에 기인하는 것이다.However, in the reverberated environment, the distance felt by the listener from the stereo sound may be sensed not only by the volume of the sound source but also by the relative ratio of the direct sound and the reverberation energy. The relative magnitude of the direct sound and the reverberation energy changes with distance due to the phenomenon that the magnitude of the direct sound decreases in inverse proportion to the square of the distance, but the magnitude of the reverberation is almost unchanged even with increasing distance.

잔향이 있는 환경에서 청취자에게 전달되는 직접음에 대한 반사음의 비는 음원으로부터 청취자까지의 거리에 비례하여 증가한다. 따라서 청취자가 음원에 근접 해 있을 때 잔향 에너지의 비율이 작아져 음원으로부터 거리가 감소한 것으로 느끼고, 청취자가 음원에서 먼 거리에 있을 때 잔향 에너지의 비율이 증가하여 음원으로부터 거리가 증가한 것으로 느끼게 된다.In a reverberant environment, the ratio of reflected sound to direct sound delivered to the listener increases in proportion to the distance from the sound source to the listener. Therefore, when the listener is close to the sound source, the ratio of reverberation energy decreases and the distance from the sound source is decreased. When the listener is far from the sound source, the ratio of the reverberation energy increases and the distance from the sound source is felt.

또한, 음원의 음이 정지하였을 때부터 시작하여 잔향 에너지가 최초의 값의 1/100만(음압은 1/1000)이 될 때까지의 시간인 잔향시간이 증가하면 청취자는 음원으로부터의 거리가 멀어진 것으로 느끼게 된다.In addition, if the reverberation time, which is the time from when the sound of the sound source is stopped until the reverberation energy reaches 1/100 million of the original value (sound pressure is 1/1000), increases, the listener becomes farther away from the sound source. It is felt.

따라서, 잔향이 있는 가상 음향 환경에서 음원의 위치이동 시 입체음향의 거리감을 임의로 제어하는 방법으로 직접음과 잔향의 에너지를 조절하는 방법이 일반적으로 사용되고 있다.Therefore, a method of controlling the energy of the direct sound and the reverberation as a method of arbitrarily controlling the distance sense of the stereophonic sound when the position of the sound source is moved in the virtual acoustic environment with reverberation is generally used.

한 예로서, Wave Arts라는 가상 음향 편집도구에서는 음원으로부터 청취자까지의 거리가 두 배가 될 때마다 청취자에게 전달되는 직접음의 진폭은 6㏈ 단위로 감소하고, 잔향의 진폭은 3㏈ 단위로 감소하는 것을 이용하여 가상 음향 환경에서 입체음향의 거리감을 모델링한다.As an example, in the virtual sound editing tool called Wave Arts, the amplitude of the direct sound delivered to the listener decreases by 6㏈ and the reverberation amplitude decreases by 3㏈ whenever the distance from the sound source to the listener is doubled. Modeling the sense of distance of stereophonic sound in the virtual acoustic environment.

즉, 음원으로부터 청취자까지의 거리에 따라 직접음과 잔향 에너지의 비율을 조절함으로써 가상 음향 환경에서 입체음향이 갖는 거리감을 제어한다.That is, by controlling the ratio of the direct sound and the reverberation energy according to the distance from the sound source to the listener, the sense of distance of the stereophonic sound in the virtual acoustic environment is controlled.

하지만, 상술한 방법은 직접음, 초기 반사음 및 잔향이 함께 존재하는 가상 음향 환경에서 초기 반사음 및 잔향을 하나의 잔향으로 정의하여 제어하기 때문에, 입체음향의 거리감 및 공간감을 표현하는 중요한 요소인 초기 반사음을 정확히 해석하고 반영하지 못하는 문제점이 있다.However, the above-described method defines and controls the initial reflection sound and the reverberation as one reverberation in the virtual acoustic environment in which the direct sound, the initial reflection sound, and the reverberation exist together. There is a problem that does not accurately interpret and reflect.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 음원의 위치이동 시 기준 임펄스 응답의 직접음 및 초기 반사음 포락선 구간을 제어함으로써, 입체음향의 공간감 및 거리감을 제어하기 위한, 공간 임펄스 응답 제어 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been proposed in order to solve the above problems, by controlling the direct sound and the initial reflection sound envelope section of the reference impulse response when the position of the sound source, a spatial impulse response control device for controlling the sense of space and distance of stereophonic sound The purpose is to provide.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
Other objects and advantages of the present invention can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. Also, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention may be realized by the means and combinations thereof indicated in the claims.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 임펄스 응답을 제어하여 음원의 거리감을 제어하는 임펄스 응답 제어 장치에 있어서, 상기 임펄스 응답을 직접음, 초기 반사음 구간 및 후기 잔향 구간으로 분할하는 임펄스 응답 분석수단; 외부로부터 입력된 초기 지연, 기준 거리 및 초기 반사음 포락선 정보를 포함하는 부가정보와 상기 음원의 거리감을 제어하는 거리 제어 정보에 근거하여 상기 임펄스 응답 분석수단으로부터 입력된 직접음 및 초기 반사음 구간의 포락선을 갱신하고, 상기 갱신된 직접음 및 초기 반사음 구간의 임펄스 응답을 출력하는 초기 반사음 포락선 제어수단; 상기 갱신된 직접음 및 초기 반사음 구간의 임펄스 응답과 상기 후기 잔향 구간의 임펄스 응답을 합성하는 임펄스 응답 합성수단; 및 상기 임펄스 응답 합성수단으로부터 입력된 합성 임펄스 응답과 상기 음원으로부터 입력된 입체음향을 컨벌루션(convolution)하여 필터링하는 필터링수단을 포함한다.An apparatus of the present invention for achieving the above object is, in the impulse response control device for controlling the distance of the sound source by controlling the impulse response, impulse response analysis for dividing the impulse response into a direct sound, early reflection sound interval and late reverberation interval Way; Envelopes of the direct sound and initial reflection sound intervals input from the impulse response analyzing means based on additional information including an initial delay, a reference distance and initial reflection sound envelope information input from the outside, and distance control information for controlling the sense of distance of the sound source. Initial reflection sound envelope control means for updating and outputting an impulse response of the updated direct sound and initial reflection sound intervals; Impulse response synthesizing means for synthesizing the impulse response of the updated direct sound and early reflection sound intervals and the impulse response of the late reverberation interval; And filtering means for convolving and filtering the synthesized impulse response inputted from the impulse response synthesizing means and the stereophonic sound inputted from the sound source.

상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.The above objects, features and advantages will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, whereby those skilled in the art may easily implement the technical idea of the present invention. There will be. In addition, in describing the present invention, when it is determined that the detailed description of the known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공간 임펄스 응답 제어 장치의 구성도이다. 2 is a block diagram of a spatial impulse response control apparatus according to an embodiment of the present invention.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 공간 임펄스 응답 제어 장치는 임펄스 응답 분석부(200), 초기 반사음 포락선 제어부(210), 임펄스 응답 합성부(220) 및 필터부(230)를 포함한다.As shown, the spatial impulse response control apparatus according to the present invention includes an impulse response analysis unit 200, an initial reflection sound envelope control unit 210, an impulse response synthesis unit 220 and a filter unit 230.

도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 공간 임펄스 응답 제어 방법의 흐름도로, 상술한 도 2의 각 부제를 도 3을 참조하여 설명한다.3 is a flowchart illustrating a method for controlling a spatial impulse response according to an exemplary embodiment of the present invention. Each subtitle of FIG. 2 will be described with reference to FIG. 3.

임펄스 응답 분석부(200)는 외부로부터 입력된 부가정보를 이용하여 외부로부터 입력된 기준 임펄스 응답을 직접음, 초기 반사음 구간 및 후기 잔향 구간으로 분할하고 각 구간의 임펄스 응답을 출력한다(300).The impulse response analyzer 200 divides the reference impulse response input from the outside into direct sound, early reflection sound interval, and late reverberation interval by using additional information input from the outside, and outputs an impulse response of each interval (300).

가상 음향 환경에서 상기 기준 임펄스 응답은 가상 음향 환경의 외부로부터 전달되거나 가상 음향 환경 자체적으로 생성할 수 있다.In the virtual acoustic environment, the reference impulse response may be transmitted from outside of the virtual acoustic environment or generated by the virtual acoustic environment itself.

상기 부가정보는 외부로부터 입력되는 기준 거리, 초기 지연 및 초기 반사음 포락선 정보로 구성된다.The additional information includes reference distance, initial delay, and initial reflection sound envelope information input from the outside.

상기 기준 거리는 기준 임펄스 음원의 위치가 변경되기 전의 기준 임펄스 음원으로부터 청취자까지의 거리이고, 상기 초기 지연은 직접음이 기준 임펄스 음원으로부터 청취자에게 전달되는 시간이다. The reference distance is the distance from the reference impulse sound source to the listener before the position of the reference impulse sound source is changed, and the initial delay is the time when the direct sound is transmitted from the reference impulse sound source to the listener.

초기 반사음 포락선 정보는 초기 반사음 구간에 속하는 반사음들에 의해 형성되는 포락선을 적절히 샘플링한 시간 및 그 시간에 대한 거듭 제곱 지수의 쌍으로 이루어진 요소들의 집합으로 다음 [수학식 1]과 같이 정의한다.The initial reflection sound envelope information is defined as Equation 1 below as a set of elements consisting of pairs of time and proper exponents of the envelope formed by the reflection sounds belonging to the initial reflection sound interval.

Figure 112004032128712-pat00001
Figure 112004032128712-pat00001

상기 t0,, t1,, t2,,,,,tn은 초기 반사음 구간의 임의의 시간이다. n의 값이 클수록 정확한 초기 반사음 포락선 정보를 얻을 수 있다.T 0, t 1, t 2 ,,,,, t n is any time of the initial reflection sound interval. The larger the value of n, the more accurate initial reflection envelope information can be obtained.

상기 e0,, e1,, e2,,,,,en는 음원의 위치가 변경되었을 때, 기준 거리에 대한 변경된 음원으로부터 청취자까지의 거리의 비에 거듭 제곱해야 할 값이다.The e 0, e 1, e 2 ,,, e n is a value to be multiplied by the ratio of the distance from the changed sound source to the listener with respect to the reference distance when the position of the sound source is changed.

예를 들면, e0이 2, 기준 거리가 4, 음원의 위치가 변경되었을 때 음원으로부터 청취자까지의 거리가 5이면, 기준 거리에 대한 변경된 음원으로부터 청취자까지의 거리의 비의 역수는 4/5이고 상기 4/5에 거듭 제곱해야 할 값은 e0 즉, 2이 된다.For example, if e 0 is 2, the reference distance is 4, and the position of the sound source is changed, the distance from the sound source to the listener is 5, the inverse of the ratio of the distance from the changed sound source to the listener to the reference distance is 4/5. And the value to be multiplied by 4/5 is e 0, that is, 2.

일반적으로 음의 세기는 거리의 제곱에 반비례하는 특성을 이용하여 e의 값을 정한다. 통상 e0은 2의 값을 갖고, en은 후기 잔향 구간과 잘 연결되도록 0의 값을 갖는데 이외에도 초기 반사음 포락선 특성에 따라 다른 값을 가질 수 있다.In general, the negative intensity determines the value of e using a property that is inversely proportional to the square of the distance. In general, e 0 has a value of 2, and e n has a value of 0 so as to be well connected with the late reverberation interval, and may have a different value depending on the characteristics of the initial reflection sound envelope.

e1에서 en-1까지의 값은 초기 반사음 포락선의 곡선과 가장 유사하게 되도록 공간 및 기준거리에 의해 정해진다.The values e 1 to e n-1 are determined by the spatial and reference distances to be most similar to the curve of the initial reflection envelope.

임펄스 응답 분석부(200)는 부가정보 중 기준 거리 및 초기 지연을 이용하여 기준 임펄스 응답에서 직접음을 분할하고, 부가정보 중 초기 반사음 포락선 정보를 이용하여 기준 임펄스 응답에서 초기 반사음 구간 및 후기 잔향 구간을 분할한다.The impulse response analyzer 200 divides the direct sound from the reference impulse response by using the reference distance and the initial delay among the additional information, and uses the initial reflection sound envelope information among the additional information as the initial reflection sound interval and the late reverberation interval in the reference impulse response. Split

초기 반사음 포락선 제어부(210)는 부가정보 및 사용자가 입력한 거리 제어 정보를 이용하여 임펄스 응답 분석부(200)에서 분할되어 출력된 직접음 및 초기 반사음 구간의 포락선을 갱신한다.The initial reflection sound envelope controller 210 updates the envelopes of the direct sound and the initial reflection sound intervals divided and output by the impulse response analyzer 200 using the additional information and the distance control information input by the user.

상기 부가정보는 기준거리, 초기 지연 및 초기 반사음 포락선 정보로 구성되며, 상기 거리 제어 정보는 위치이동 된 음원에서 청취자까지의 거리이다.The additional information includes reference distance, initial delay, and early reflection sound envelope information, and the distance control information is a distance from the moved sound source to the listener.

도 4는 초기 반사음 구간의 거리에 따른 감쇄 특성을 설명하는 도면이다.4 is a diagram illustrating attenuation characteristics according to a distance of an initial reflection sound section.

도시된 바와 같이, 가로축은 시간(T)을 나타내고, 세로축은 시간에 따른 초기 반사음 구간의 반사음 강도(intensity)를 나타낸다. 이때, 반사음 강도는 정규화(nomalize)한 값이다.As shown, the horizontal axis represents time T, and the vertical axis represents reflectance intensity of the initial reflection sound section over time. At this time, the reflected sound intensity is a normalized value.

도면의 참조 부호 400은 임펄스 음원으로부터 청취자까지의 거리가 1m인 경우이며, 410은 임펄스 음원으로부터 청취자까지의 거리가 4m인 경우이고, 420은 임 펄스 음원으로부터 청취자까지의 거리가 16m인 경우이다.Reference numeral 400 in the drawing indicates a case where the distance from the impulse sound source to the listener is 1 m, 410 indicates a case where the distance from the impulse sound source to the listener is 4 m, and 420 indicates a case where the distance from the impulse sound source to the listener is 16 m.

임펄스 음원으로부터 청취자까지의 거리가 1m인 경우, 초기 반사음 구간의 반사음 강도는 시간이 지남에 따라 급격하게 감쇄한다. 임펄스 음원으로부터 청취자까지의 거리가 4m, 16m로 증가함에 따라, 초기 반사음 구간의 반사음 강도의 감쇄 특성은 완만해진다.When the distance from the impulse sound source to the listener is 1 m, the reflected sound intensity in the initial reflected sound section is rapidly attenuated over time. As the distance from the impulse sound source to the listener increases to 4m and 16m, the attenuation characteristic of the reflected sound intensity in the initial reflected sound section becomes smooth.

즉, 일정한 공간에서 임펄스 음원으로부터 청취자까지의 거리에 따른 초기 반사음 구간의 감쇄 특성은 규칙적인 특성을 나타낸다.That is, the attenuation characteristic of the initial reflection sound section according to the distance from the impulse sound source to the listener in a certain space represents a regular characteristic.

초기 반사음 포락선 제어부(210)는 상술한 바와 같이 일정한 공간에서 거리에 따라 규칙적인 특성을 갖는 초기 반사음 구간의 감쇄 특성을 이용하여 음향의 거리감 및 공간감을 제어한다.As described above, the initial reflection sound envelope controller 210 controls a sense of distance and a sense of space by using the attenuation characteristic of the initial reflection sound section having regular characteristics according to the distance in a predetermined space.

먼저, 초기 반사음 포락선 제어부(210)는 상기 거리 제어 정보를 이용하여 초기 지연 값을 갱신한다. First, the initial reflection sound envelope controller 210 updates the initial delay value by using the distance control information.

사용자가 입력한 거리 제어 정보 즉, 위치이동 된 음원에서 청취자까지의 거리(d), 기준거리(ref_d) 및 음의 전파 속도(s)를 이용하여 초기 지연의 변화 값(Δt)을 다음의 [수학식 2]처럼 산출한다(310).Using the distance control information input by the user, that is, the distance (d) from the moved source to the listener, the reference distance (ref_d) and the sound propagation speed (s), the change value of the initial delay (Δt) It is calculated as shown in Equation 2] (310).

Δt=(d - ref_d)/sΔt = (d-ref_d) / s

초기 반사음 포락선 제어부(210)는 상기 산출한 초기 지연의 변화 값(Δt) 만큼 초기 지연 값을 갱신하여 직접음 및 초기 반사음 구간을 시간축에 대해 이동시킨다(320).The initial reflection sound envelope controller 210 updates the initial delay value by the calculated change in the initial delay value? T to move the direct sound and the initial reflection sound intervals on the time axis (320).

다음으로, 초기 반사음 포락선 제어부(210)는 상기 초기 반사음 포락선 정보와 상기 거리 제어 정보를 이용하여 초기 반사음 이득 포락선을 산출한 후, 산출한 초기 반사음 이득 포락선을 상기 이동시킨 직접음 및 초기 반사음 구간의 신호에 대응하여 곱함으로써 갱신된 직접음 및 초기 반사음 구간의 임펄스 응답을 출력한다(360∼350).Next, the initial reflection sound envelope control unit 210 calculates an initial reflection sound gain envelope using the initial reflection sound envelope information and the distance control information, and then moves the calculated initial reflection sound gain envelope to the moved direct sound and initial reflection sound intervals. The impulse response of the direct sound and initial reflection sound sections updated by multiplying corresponding to the signal is output (360 to 350).

임펄스 응답 합성부(220)는 상기 갱신된 직접음 및 초기 반사음 구간의 임펄스 응답과 임펄스 응답 분석부(200)로부터 출력된 후기 잔향 구간의 임펄스 응답을 합성하여 음원의 위치변경 후의 최종 임펄스 응답을 출력한다(360).The impulse response synthesizer 220 synthesizes the updated impulse response of the direct and initial reflection sound intervals and the impulse response of the late reverberation section output from the impulse response analyzer 200 to output the final impulse response after the position change of the sound source. (360).

필터부(230)는 임펄스 응답 합성부(220)로부터 출력된 최종 임펄스 응답과 외부로부터 입력된 음원을 컨벌루션(convolution)하여 필터링한다(370). 즉, 사용자가 입력한 거리 제어 정보에 의해 변경된 입체음향이 출력된다.The filter unit 230 convolves and filters the final impulse response output from the impulse response synthesizer 220 and the sound source input from the outside (370). That is, the stereo sound changed by the distance control information input by the user is output.

도 5는 도 2의 초기 반사음 포락선 제어부가 갱신된 직접음 및 초기 반사음 구간의 임펄스 응답을 출력하는 과정을 설명하는 도면이다. FIG. 5 is a diagram illustrating a process of outputting an impulse response between the updated direct sound and the initial reflected sound interval by the initial reflection sound envelope controller of FIG. 2.

먼저, 초기 반사음 포락선 제어부(210)는 기준 거리에 대한 위치 이동된 음원으로부터 청취자까지의 거리의 비를 구하고 그 역수를 계산한다(330). 위치이동 된 음원으로부터 청취자까지의 거리는 사용자가 입력한 거리 제어 정보이다.First, the initial reflection sound envelope controller 210 calculates a ratio of the distance from the positionally shifted sound source to the listener to the reference distance and calculates the inverse thereof (330). The distance from the moved sound source to the listener is distance control information input by the user.

외부로부터 입력된 부가정보의 초기 반사음 포락선 정보 집합에서 e0,, e1,, e2,,,,,en 값들을 상기 역수로 대체하고, 상기 역수를 각 e0,, e1, , e2,,,,,en 값만큼 거듭 제곱하여 초기 반사음 이득 포락선을 산출한다(340).In the early reflections envelope information set in the additional information input from an external e 0,, e 1,, e 2 of the reciprocal of each e 0, replacing ,,,,, e n value by the inverse number, and, e 1,, The initial reflection sound gain envelope is calculated by multiplying the value of e 2 ,,,,, e n by 340.

초기 반사음 이득 포락선을 산출했을 때 주어지지 않는 t0,, t1,, t2,,,,,t n 사이의 이득 값은 선형 함수를 이용하여 이득 값을 산출한다.A gain value between t 0, t 1 , t 2 ,,,, and t n, which is not given when the initial reflection sound gain envelope is calculated, is calculated using a linear function.

도 5의 (a)는 부가정보의 초기 반사음 포락선 정보 집합｛(t0 , 2), (t1,, 2), (t2 , 1), (t3 , 0)｝을 나타낸 그래프이다.FIG. 5A is a graph showing the initial reflection sound envelope information sets ｛(t 0 , 2), (t 1 , 2), (t 2 , 1), (t 3 , 0) 부가 of the additional information.

도 5의 (b)는 기준 거리에 대한 위치 이동된 음원으로부터 청취자까지의 거리의 비가 1/2이 되었을 때, 상기 부가정보의 초기 반사음 포락선 정보 집합｛(t0 , 2), (t1,, 2), (t2 , 1), (t3 , 0)｝의 2, 2, 1, 0을 1/2의 역수인 2로 대체하고, 상기 역수 2를 2, 2, 1, 0으로 거듭 제곱한 초기 반사음 이득 포락선을 나타낸 그래프이다. 즉, 초기 포락선 정보 집합｛(t0 , 2), (t1,, 2), (t2 , 1), (t3 , 0)｝이 초기 반사음 이득 포락선 ｛(t0 , 4), (t1,, 4), (t2 , 2), (t3 , 1)｝으로 된다.FIG. 5B shows the initial reflection sound envelope information set ｛(t 0 , 2), (t 1, when the ratio of the distance from the positionally shifted sound source to the listener to the reference distance is 1/2 ; , 2), (t 2 , 1), (t 3 , 0) 3 2, 2, 1, 0 are replaced by 2, which is the inverse of 1/2, and the inverse 2 is replaced by 2, 2, 1, 0 This is a graph of squared initial reflection gain envelopes. That is, the initial envelope information set ｛(t 0 , 2), (t 1, 2), (t 2 , 1), (t 3 , 0)｝ is the initial reflection sound gain envelope ｛(t 0 , 4), ( t 1, 4), (t 2 , 2), and (t 3 , 1)｝.

도 5의 (c)는 기준 거리에 대한 위치이동 된 음원으로부터 청취자까지의 거리의 비가 2가 되었을 때, 상기 부가정보의 초기 포락선 정보 집합｛(t0 , 2), (t1,, 2), (t2 , 1), (t3 , 0)｝의 2, 2, 1, 0을 2의 역수인 1/2로 대체하고, 상기 역수 1/2를 2, 2, 1, 0으로 거듭 제곱한 초기 반사음 이득 포락선을 나타낸 그래프이다. 즉, 초기 포락선 정보 집합｛(t0 , 2), (t1,, 2), (t2 , 1), (t3 , 0)｝이 초기 반사음 이득 포락선｛(t0 , 1/4), (t1,, 1/4), (t2 , 1/2), (t3 , 1)｝으로 된다.FIG. 5C shows the initial envelope information set ｛(t 0 , 2), (t 1 , 2) when the ratio of the distance from the displaced sound source to the listener to the reference distance becomes 2; Replace 2, 2, 1, 0 of (t 2 , 1), (t 3 , 0)｝ with 1/2, the reciprocal of 2, and repeat the reciprocal 1/2 with 2, 2, 1, 0 It is a graph showing the squared initial reflection gain envelope. That is, the initial envelope information set ｛(t 0 , 2), (t 1, 2), (t 2 , 1), (t 3 , 0)｝ is the initial reflection sound gain envelope ｛(t 0 , 1/4) , (t 1 ,, 1/4), (t 2 , 1/2), (t 3 , 1)｝.

또한, 초기 반사음 포락선 제어부(210)는 상기 부가정보에 초기 반사음 포락 선 정보가 없을 경우에 기 설정된 50∼80ms 사이의 초기 반사음 포락선 정보를 이용하여 초기 반사음 이득 포락선을 산출한다.In addition, the initial reflection sound envelope controller 210 calculates the initial reflection sound gain envelope by using the initial reflection sound envelope information of 50 to 80 ms when the additional information does not include the initial reflection sound envelope information.

다음으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 초기 반사음 포락선 제어부(210)는 초기 반사음 이득 포락선((b), (c))과 초기 지연 변화 값만큼 이동시킨 직접음 및 초기 반사음 구간의 임펄스 응답((d))과 곱함으로써, 갱신된 직접음 및 초기 반사음 구간의 임펄스 응답을 얻는다(350).Next, as shown in FIG. 5, the initial reflection sound envelope control unit 210 moves the initial reflection sound gain envelopes ((b) and (c)) and the impulse response of the direct sound and the initial reflection sound intervals by an initial delay change value. By multiplying with (d)), an impulse response of the updated direct sound and initial reflection sound intervals is obtained (350).

도 5의 (e)에 도시된 바와 같이, 최종 갱신된 직접음 및 초기 반사음 구간의 임펄스 응답은 음원의 위치가 청취자로부터 가까워지면 커지며, 음원의 위치가 청취자로부터 멀어지면 작아진다.As shown in (e) of FIG. 5, the impulse response of the last updated direct sound and initial reflection sound intervals is increased as the position of the sound source approaches the listener, and decreases as the position of the sound source moves away from the listener.

이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The present invention described above is capable of various substitutions, modifications, and changes without departing from the technical spirit of the present invention for those skilled in the art to which the present invention pertains. It is not limited by the drawings.

상기와 같은 본 발명은, 잔향이 있는 가상 음향 환경에서 음원의 위치이동을 사용자가 임의로 제어할 때 기준 임펄스 응답의 직접음 및 초기 반사음 구간의 포락선을 제어함으로써, 보다 자연스러운 공간감 및 거리감이 있는 입체 음향을 제공할 수 있다. The present invention as described above, by controlling the envelope of the direct sound of the reference impulse response and the initial reflection sound when the user arbitrarily control the position movement of the sound source in the reverberation virtual acoustic environment, three-dimensional sound with a more natural sense of space and distance Can be provided.

Claims (7)

임펄스 응답을 제어하여 음원의 거리감을 제어하는 임펄스 응답 제어 장치에 있어서, In the impulse response control device for controlling the distance of the sound source by controlling the impulse response, 상기 임펄스 응답을 직접음, 초기 반사음 구간 및 후기 잔향 구간으로 분할하는 임펄스 응답 분석수단;Impulse response analyzing means for dividing the impulse response into a direct sound, an early reflection sound interval, and a late reverberation interval; 외부로부터 입력된 초기 지연, 기준 거리 및 초기 반사음 포락선 정보를 포함하는 부가정보와 상기 음원의 거리감을 제어하는 거리 제어 정보에 근거하여 상기 임펄스 응답 분석수단으로부터 입력된 직접음 및 초기 반사음 구간의 포락선을 갱신하고, 상기 갱신된 직접음 및 초기 반사음 구간의 임펄스 응답을 출력하는 초기 반사음 포락선 제어수단;Envelopes of the direct sound and initial reflection sound intervals input from the impulse response analyzing means based on additional information including an initial delay, a reference distance and initial reflection sound envelope information input from the outside, and distance control information for controlling the sense of distance of the sound source. Initial reflection sound envelope control means for updating and outputting an impulse response of the updated direct sound and initial reflection sound intervals; 상기 갱신된 직접음 및 초기 반사음 구간의 임펄스 응답과 상기 후기 잔향 구간의 임펄스 응답을 합성하는 임펄스 응답 합성수단; 및Impulse response synthesizing means for synthesizing the impulse response of the updated direct sound and early reflection sound intervals and the impulse response of the late reverberation interval; And 상기 임펄스 응답 합성수단으로부터 입력된 합성 임펄스 응답과 상기 음원으로부터 입력된 입체음향을 컨벌루션(convolution)하여 필터링하는 필터링수단Filtering means for convolving and filtering the synthesized impulse response inputted from the impulse response synthesizing means and the stereophonic sound inputted from the sound source 을 포함하는 공간 임펄스 응답 제어 장치.Space impulse response control device comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 임펄스 응답 분석수단은,The impulse response analysis means, 외부로부터 입력된 초기 지연, 기준 거리 및 초기 반사음 포락선 정보를 포함하는 부가정보에 근거하여 상기 임펄스 응답을 직접음, 초기 반사음 구간 및 후기 잔향 구간으로 분할하는 것을 특징으로 하는 공간 임펄스 응답 제어 장치.And dividing the impulse response into a direct sound, an early reflection period, and a late reverberation period based on additional information including an initial delay, a reference distance, and initial reflection sound envelope information input from the outside. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 초기 반사음 포락선 정보는,The initial reflection sound envelope information, 초기 반사음 구간에 속하는 시간 및 거듭 제곱 지수의 쌍으로 이루어진 집합인 것을 특징으로 하는 공간 임펄스 응답 제어 장치.The spatial impulse response control device, characterized in that the set consisting of a pair of time and power exponents belonging to the initial reflection sound interval. 삭제delete 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 거리 제어 정보는,The distance control information, 사용자로부터 입력된 위치 이동된 음원에서 청취자까지의 거리인 것을 특징으로 하는 공간 임펄스 응답 제어 장치.The spatial impulse response control device, characterized in that the distance from the positionally moved sound source input from the user to the listener. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 초기 반사음 포락선 제어수단은,The initial reflection sound envelope control means, 상기 거리 제어 정보, 상기 기준 거리 및 음의 전파 속도를 이용하여 계산된 초기 지연 변화 값만큼 상기 임펄스 응답 분석수단으로부터 입력된 직접음 및 초기 반사음 구간을 이동시키는 직접음 및 초기 반사음 구간 이동수단;Direct sound and initial reflection sound section moving means for moving the direct sound and initial reflected sound sections inputted from the impulse response analyzing means by an initial delay change value calculated using the distance control information, the reference distance and the sound propagation speed; 상기 거리 제어 정보와 상기 초기 반사음 포락선 정보를 이용하여 초기 반사음 이득 포락선을 산출하는 초기 반사음 이득 포락선 산출수단; 및Initial reflection sound gain envelope calculating means for calculating an initial reflection sound gain envelope using the distance control information and the initial reflection sound envelope information; And 상기 초기 반사음 이득 포락선 산출수단에 의해 산출된 초기 반사음 이득 포락선을 상기 직접음 및 초기 반사음 구간 이동수단에 의해 이동된 직접음 및 초기 반사음 구간의 신호에 곱하여 갱신된 직접음 및 초기 반사음 구간의 임펄스 응답을 출력하는 임펄스 응답 갱신수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 공간 임펄스 응답 제어 장치.Impulse response of the direct sound and initial reflection sound sections updated by multiplying the initial reflection sound gain envelope calculated by the initial reflection sound gain envelope calculating means by the signals of the direct sound and the initial reflection sound sections moved by the direct sound and early reflection sound section sections. Spatial impulse response control device comprising an impulse response updating means for outputting a. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 초기 반사음 이득 포락선 산출수단은,The initial reflection sound gain envelope calculating means, 기준 거리에 대한 거리 제어 정보의 비를 구하여 그 역수를 계산하고, 상기 역수를 거듭 제곱 지수로 거듭 제곱하여 초기 반사음 이득 포락선을 산출하는 것을 특징으로 하는 공간 임펄스 응답 제어 장치.And calculating the reciprocal of the ratio of distance control information to a reference distance, and calculating the initial reflection sound gain envelope by multiplying the reciprocal by a power exponent.
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