KR100662247B1 - 잔향 처리를 위한 음향 장면 생성 및 소비 방법 - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속하는 기술 분야
본 발명은 잔향 처리를 위한 음향 장면 생성 및 소비 방법에 관한 것임.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 "AcousticScene" 노드의 구조를 확장함으로써 잔향 파라미터를 이용하여 잔향음을 생성하는 방법, 디지털 인공잔향 필터(digital artificial reverberation filter)를 이용하는 방법 및 실내응답신호(room impulse response signal)를 직접 참조하는 방법 중 단말에 가장 적절한 방법을 선택하여 잔향음을 생성하도록 하는 잔향 처리를 위한 음향 장면 생성 및 소비 방법을 제공하고자 함.
3. 발명의 해결 방법의 요지
본 발명은, 잔향 처리를 위한 음향 장면 생성 방법에 있어서, 음향 객체를 생성하는 단계; 및 실내응답신호를 이용하여 상기 음향 객체에 잔향 처리를 하기 위한 잔향 특성 정보를 포함한 음향 장면 기술 정보를 생성하는 단계를 포함하되, 상기 잔향 특성 정보는, 잔향 파라미터, 잔향 필터 및 실내응답신호 중 어느 것을 이용하여 잔향음을 생성하는지에 대한 정보를 기술하는 구성 정보를 포함함.
4. 발명의 중요한 용도
본 발명은 MPEG-4 단말 등에 이용됨.
잔향음, MPEG-4, 초기반사, 후기잔향, 디지털 인공 잔향 필터, 실내 응답 신호(room impulse response)

Description

잔향 처리를 위한 음향 장면 생성 및 소비 방법{Method for Generating Audio Scene for Processing Reverberation Sound}
도 1은 본 발명에 따른 "AdvancedAcousticScene" 노드의 일실시예 신택스(Syntax)를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 직접형(direct form)으로 표현된 디지털 필터의 신호 흐름도,
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 무어러 잔향기의 신호 흐름도
도 4는 본 발명에 따른 "AdvancedAcousticScene" 노드의 또 다른 일실시예 신택스(Syntax)를 설명하기 위한 도면이다.
본 발명은 잔향 처리를 위한 음향 장면 생성 및 소비 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단말에 가장 적절한 방법을 선택하여 잔향음을 생성하도록 하기 위한 음향 장면 생성 및 소비 방법에 관한 것이다.
일반적으로 컨텐츠 제공서버는 소정의 방식에 따라 컨텐츠를 부호화(encoding)하여 컨텐츠 소비단말에 전송하고, 컨텐츠 소비단말은 소정의 방식에 따라 컨텐츠를 복호화(decoding)하여 전송된 컨텐츠를 출력한다.
따라서, 컨텐츠 제공서버는 컨텐츠를 부호화하기 위한 부호화부와 부호화된 컨텐츠를 송신하기 위한 송신부를 포함한다.
컨텐츠 소비단말은 송신된 컨텐츠를 수신하는 수신부, 수신된 컨텐츠를 복호화하는 복호화부 및 복호된 컨텐츠를 사용자에게 출력하는 출력부를 포함한다.
지금까지 알려진 오디오/비디오 신호의 부호화/복호화 방식은 매우 다양하다. 그 중에서 MPEG-4를 따르는 부호화/복호화 방식이 최근에 널리 이용되고 있다.
MPEG-4는 낮은 전송률로 동화상을 전송하기 위하여 MPEG(Motion Picture Expert Group)이 정의한 데이터 압축 및 복원기술에 관한 표준이다.
MPEG-4에 따르면 임의형상의 객체(object)를 부호화할 수 있다. 따라서, 컨텐츠 소비단말은 복수의 객체가 합성된 장면을 소비할 수 있다. 이 때문에 MPEG-4는 음향 객체의 표시 방법과 특성을 지정하기 위한 장면기술(Scene Description) 언어로서 AudioBIFS(Audio Binary Format for Scene)를 정의하고 있다. 여기서, AudioBIFS는 다양한 노드들의 집합으로 표현된다.
한편, 영상물의 발전과 함께 사용자는 더욱 실재감 있는 음질과 화질의 컨텐츠를 소비하길 원하다. 이러한 실재감 있는 음질의 구현을 위하여는 2차원 또는 3차원 사운드에 공간감을 추가하는 것이 필요한데, 이 때 잔향 처리 과정이 중요한 기능을 하게 된다.
이 잔향 처리 과정은 현장감있는 사운드를 만들어 줄뿐만 아니라, 음원의 방향감을 증대시키는 효과도 있다.
따라서, 이러한 잔향 처리는 다수의 상용 오디오 장치뿐만 아니라, 사운드 편집툴(예를 들면, CoolEdit)에 기본 기능으로 제공되고 있다.
MPEG-4 AudioBIFS 버전 2 (Advanced Audio BIFS)에는 잔향음 처리를 위한 파라미터들을 기술할 수 있도록 "AcousticScene" 노드와 "PerceptualParameters" 노드가 정의되어 있다. 그러나, 이들은 한정된 잔향 파라미터만을 이용하여 인공 잔향음을 생성하기 위한 도구만을 제공하므로, 제작자가 의도하는 현장감을 주기위한 잔향음의 특성을 충분히 나타내기에는 한계가 있다.
또한, AudioBIFS 버전 3을 위한 작업안(Working Draft)에는 "audioReverb PROTO"가 몇 개의 파라미터를 이용하거나 미리 정해진 패턴을 이용하여 잔향음을 생성하기 위한 도구를 제공한다. 그러나, "audioReverb PROTO"도 한정된 잔향 파라미터만을 이용하여 잔향음을 생성하는 방법을 제공하므로 제작자가 의도하는 잔향특성을 나타내기에는 부족하다는 문제가 있다.
본 발명은, 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 제안된 것으로, 종래의 "AcousticScene" 노드 구조를 확장함으로써 잔향음을 생성할 때 잔향 파라미터들을 이용하여 잔향음을 생성하는 방법, 디지털 인공잔향 필터(digital artificial reverberation filter)를 이용하는 방법 및 실내 응답 신호(room impulse response signal)를 직접 참조하는 방법 중 단말에 가장 적절한 방법을 선택하여 잔향음을 생성하도록 하는 음향 장면 생성 및 소비 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
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.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 오디오신호 수신장치에서 잔향 처리를 위하여 음향 장면을 생성하는 방법으로서, 음향 객체를 생성하는 단계; 및 실내응답신호를 이용하여 상기 음향 객체에 잔향 처리를 하기 위한 잔향 특성 정보를 포함한 음향 장면 기술 정보를 생성하는 단계를 포함하며, 상기 잔향 특성 정보는 잔향 파라미터, 잔향 필터 및 실내응답신호 중 어느 것를 이용하여 잔향음을 생성하는지에 대한 정보를 기술하는 구성 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 잔향 처리를 위한 오디오신호 수신장치의 음향 장면 소비 방법으로서, 잔향 파라미터, 잔향 필터 및 실내응답신호 중 어느 하나를 이용하여 잔향음을 생성하기 위한 잔향 특성 정보를 포함한 음향 장면 기술 정보를 수신하는 단계; 및 상기 잔향 특성 정보에 근거하여 잔향 처리된 음향 객체를 출력하는 단계를 포함하며, 상기 잔향 특성 정보는 잔향 파라미터, 잔향 필터 및 실내응답신호 중 어느 것를 이용하여 잔향음을 생성하는지에 대한 정보를 기술하는 구성 정보; 상기 잔향 필터의 필터 계수를 기술하는 필터 계수 정보; 및 상기 잔향 필터의 지연 성분과 연접 방식을 기술하는 필터 지연 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
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.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 "AdvancedAcousticScene" 노드의 신택스(Syntax)를 설명하기 위한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 "AdvancedAcousticScene" 노드는 AudioBIFS 버젼 2에 기술된 잔향 파라미터들을 이용하는 "AdvancedScene" 노드의 구조에 디지털 인공잔향 필터(digital artificial reverberation filter)를 이용하는 방법과, 실내응답신호(room impulse response signal)를 직접 참조(referencing)하는 방법을 추가한 구조이다.
상기 "AdvancedAcousticScene" 노드는 이 노드의 서브그래프 또는 동일한 레벨에 있는 오디오 서브그래프를 렌더링할 때 오디오 신호에 음향학적 공간 응답을 추가하기 위하여 사용될 수 있으며, 인공잔향필터(artificial reverberator)와 실제환경에서 취득된 실내응답(room impulse response) 신호를 위한 인터페이스를 제공한다.
여기서, "numReverbChan" 필드는 노드의 출력 채널 수를 기술한다.
"config" 필드는 아래 [표 1]에서 보는 바와 같이 음향환경의 잔향특성을 표현하는 기술 포맷(description format)을 결정한다.
"config" 값 기술 포맷
0 4개의 잔향 파라미터를 이용
1 디지털 인공잔향 필터의 계수를 이용
2 실제 실내 응답 신호를 이용
> 2 예약
"config" 필드값이 "0"일 때는 기존 "AcousticScene" 노드 인터페이스가 채택되어 4개의 잔향 파라미터를 이용하는 잔향음 생성 방법을 이용한다. 네개의 잔향 파라미터는 음향학적 실내 응답(acoustic room response)을 모델링하기 위해 사용된다.
"1"일 때는 디지털 인공잔향 필터를 이용하는 잔향음 생성 방법을 이용하고, "2"일 때는 실내 응답 신호를 직접 참조하여 잔향음을 생성하는 방법을 이용하며, "3" 이상의 값은 새로운 잔향음 생성방법을 이용할 때 사용한다.
또한, "reverbTime" 필드는 잔향시간(후기 잔향신호의 크기가 60dB 감쇠되는 시간)을 "reverbFreq" 필드에 의해서 정의된 주파수별로 정의한다.
"reverbLevel" 필드는 다이렉트 사운드(direct sound)에 대해서 첫 번째 잔향기의 출력의 상대적인 크기(intensity ratio)를 기술한다.
"reverbDelay" 필드는 다이렉트 사운드와 그것의 초기 반사 사이의 시간 지연을 정의한다.
"config" 필드 값이 "1"일 때 디지털 인공잔향 필터(digital artificial reverberation filter)의 계수를 모델 파라메터로 사용한다. 디지털 필터를 풀어서 표현하는 것이 번거로워지면 별도의 부호화 과정을 통해 단순화할 필요가 있으며, 필터를 여러 개의 모듈로 나누어 표현할 수 있다.
잔향기가 K개의 모듈로 나누어질 때, K 개의 구성필터(component filter)와 연접방식이 직렬인지 병렬인지를 나타내는 (K-1)개의 변수로 잔향기를 표현할 수 있다. 각 구성 필터는 도 2와 같이 직접형(direct form)으로 표현될 수 있다.
"filterCoef" 필드는 필터 계수를 나타내며 아래의 [수학식 1]과 같이 표현된다.
Figure 112004037260905-pat00001
상기 [수학식 1]에서 b k i a k i 는 각각 k번째 구성필터의 피드포워드 및 피드백 필터 계수를 나타낸다.
"filterDelay" 필드는 필터의 지연성분(delay element)과 연접방식을 나타내며 아래의 [수학식 2]로 표현된다:
Figure 112004037260905-pat00002
상기 [수학식 2]에서 m k i n k i 는 각각 k번째 구성필터의 피드포워드 및 피드백 경로 상에 있는 j번째 지연성분의 차수를 나타낸다. M k N k 는 k번째 모듈에 포함된 지연성분의 개수를 나타낸다.
연접방식은 유리식에 대한 이항연산자(binary operator)로 볼 수 있기 때문에 컴파일러 이론의 포스트픽스 기법(postfix notation)을 이용해 전달함수를 명확하게 표현할 수 있다.
주어진 전달함수로부터 각 노드가 재귀적으로 피연산자를 자식노드로 가지는 이진트리를 생성하고, 잎(leaf) 노드로부터 뿌리(root) 노드의 방향으로 출력함으로써 포스트픽스 형식의 식을 얻을 수 있다.
함수식의 이항연산자는 음의 정수로 부호화하여 상기 [수학식 2]의 변수 p k i 에 대입한다. 병렬 및 직렬 연접은 각각 -1과 -2로 나타낸다. 상기 [수학식 2]에서 변수 M k , m k i , N k , n k i 는 모두 음수가 아니므로 연산자는 애매함 없이 추출할 수 있 다.
상기 "numReverbChan" 필드에 기술된 출력 채널(output channel)의 수가 2 보다 크다면 음의 정수 -3은 채널 구별자 또는 디리미터(delimiter)로 동작하고, pk i 의 끝에 존재한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 무어러의 잔향기의 신호 흐름도이다.
무어러의 잔향기의 전달함수는
Figure 112004037260905-pat00003
이므로 포스트픽스 기법으로 '
Figure 112004037260905-pat00004
'와 같이 표현할 수 있다.
구성함수인 f(z), g(z), h(z)를 전개하면 "filterCoef" 및 "filterDelay" 필드는 아래의 [수학식 3] 및 [수학식 4]와 같다.
Figure 112004037260905-pat00005
Figure 112004037260905-pat00006
"config" 필드의 값이 2이면 "roomResponseURL" 필드는, 잔향신호의 URL 주소나 잔향신호 스트림의 ID를 직접 기술함으로써, 실내응답신호(room impulse response signal)를 담고 있는 데이터의 위치를 지정한다. 상기 필드를 이용하면 실제공간의 실내응답(room impulse response)을 이용해 잔향음을 생성할 수 있다.
또한, 실제 단말이 보유한 계산자원에 따라 실내응답신호를 단순화하여 잔향필터의 구조를 나타내는 "AcousticScene" 노드의 네 파라메터를 구할 수도 있다. 실내응답신호의 채널 수는 "numReverbChann" 필드에서 기술된다.
도 4는 본 발명에 따른 "AdvancedAcousticScene" 노드의 또 다른 일실시예이다.
도 4에 도시된 바와 같이, "earlyRef" 필드와 "lateReverb" 필드를 제외한 다른 필드는 도 1과 동일하다.
"earlyRef" 필드와 "lateReverb" 필드는 초기반사와 후기잔향을 디지털 필터를 이용하여 구현하고 이를 이용하여 잔향음을 생성할 때 사용되는 필터 계수들을 표현하기 위하여 사용된다.
"earlyRef" 필드는 오디오 신호의 공간에 따른 초기반사(Early Reflection) 특성을 아래의 [수학식 5]의 (1)과 같은 디지털 필터로 표현했을 때의 필터 계수들을 아래의 [수학식 5]의 (2)와 같이 표현하는데 사용되며, 같은 방법으로 "lateReveb" 필드는 후기잔향(Late Reverberation) 특성을 나타내는데 사용된다.
Figure 112004037260905-pat00007
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 Audio BIFS 노드의 "AdvancedAcousticScene" 노드는 잔향음을 생성하기 위하여 "AcousticScene" 노드의 기능을 확장하여 잔향 파라미터들을 이용하는 방식과, 디지털 인공 필터를 이용하는 방식과, 잔향신호를 직접 참조하는 방식중에 단말의 환경에 적절한 방식을 선택하여 잔향음을 생성할 수 있다.
또한, "AdvancedAcousticScene" 노드는 단말의 처리 능력에 따라 적절한 잔향음 생성방식을 선택할 수 있으므로 다양한 MPEG-4 단말에서 쉽게 구현될 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체(씨디롬, 램, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크 등)에 저장될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치 환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명은, "AcousticScene" 노드의 구조를 확장한 "AdvancedAcousticScene" 노드를 이용함으로써 잔향 파라미터들을 이용하여 잔향음을 생성하는 방법, 디지털 인공잔향 필터(digital artificial reverberation filter)를 이용하는 방법과 실내응답신호(room impulse response signal)를 직접 참조(referencing)하는 방법 중 단말에 가장 적절한 방법을 선택하여 잔향음을 생성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 다양한 MPEG-4 단말에서 쉽게 구현될 수 있으며, 실측된 실내응답신호를 이용할 수 있으므로 합성된 잔향음의 음질을 높일 수 있는 부가적 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 오디오신호 수신장치에서 잔향 처리를 위하여 사용되는 음향 장면을 생성하는 방법으로서,
    음향 객체를 생성하는 단계; 및
    상기 음향 객체에 잔향 처리를 하기 위한 잔향 특성 정보를 생성하는 단계를 포함하며,
    상기 잔향 특성 정보는,
    잔향 파라미터를 이용하는 방식, 잔향 필터를 이용하는 방식 및 실내응답신호를 직접 참조하는 방식 중 어느 것을 이용하여 잔향음을 생성하는지에 대한 구성 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는
    음향 장면 생성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 잔향 특성 정보는,
    상기 잔향 필터의 필터 계수를 기술하는 필터 계수 정보; 및
    상기 잔향 필터의 지연 성분과 연접 방식을 기술하는 필터 지연 정보
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 장면 생성 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 필터 계수 정보는,
    아래의 [수학식 1]과 같은 것을 특징으로 하는 음향 장면 생성 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112006034427718-pat00008
    (여기서, bk i ak i 는 각각 k번째 구성필터의 피드포워드 및 피드백 필터 계수임.)
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 필터 지연 정보는,
    아래의 [수학식 2]와 같은 것을 특징으로 하는 음향 장면 생성 방법.
    [수학식 2]
    Figure 112006034427718-pat00009
    (여기서, mk i nk i 는 각각 k번째 구성필터의 피드포워드 및 피드백 경로 상에 있는 j번째 지연성분의 차수이고, Mk Nk 는 k번째 모듈에 포함된 지연성분의 개수임.)
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 잔향 특성 정보는,
    상기 잔향 필터의 초기 반사 특성을 기술하는 초기 반사 계수 정보; 및
    상기 잔향 필터의 후기 잔향 특성을 기술하는 후기 잔향 계수 정보
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 장면 생성 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잔향 특성 정보는,
    상기 실내응답신호의 위치를 기술하기 위한 유알엘(URL) 주소 기술 정보
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 장면 생성 방법.
  7. 잔향 처리를 위한 오디오신호 수신장치의 음향 장면 소비 방법으로서,
    잔향 파라미터, 잔향 필터 및 실내응답신호 가운데 어느 하나를 이용하여 잔향음을 생성하기 위한 잔향 특성 정보를 포함한 음향 장면 기술 정보를 수신하는 단계; 및
    상기 잔향 특성 정보에 근거하여 잔향 처리된 음향 객체를 출력하는 단계를 포함하며,
    상기 잔향 특성 정보는,
    잔향 파라미터를 이용하는 방식, 잔향 필터를 이용하는 방식 및 실내응답신호를 직접 참조하는 방식 중 어느 것을 이용하여 잔향음을 생성하는지에 대한 정보를 기술하는 구성 정보; 상기 잔향 필터의 필터 계수를 기술하는 필터 계수 정보; 및 상기 잔향 필터의 지연 성분과 연접 방식을 기술하는 필터 지연 정보
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 장면 소비 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 필터 계수 정보는,
    아래의 [수학식 1]과 같은 것을 특징으로 하는 음향 장면 소비 방법.
    [수학식 1]
    Figure 112006034427718-pat00010
    (여기서, bk i ak i 는 각각 k번째 구성필터의 피드포워드 및 피드백 필터 계수임.)
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 필터 지연 정보는,
    아래의 [수학식 2]와 같은 것을 특징으로 하는 음향 장면 소비 방법.
    [수학식 2]
    Figure 112006034427718-pat00011
    (여기서, mk i nk i 는 각각 k번째 구성필터의 피드포워드 및 피드백 경로 상에 있는 j번째 지연성분의 차수이고 Mk Nk 는 k번째 모듈에 포함된 지연성분의 개수임.)
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 잔향 특성 정보는,
    상기 실내응답신호의 위치를 기술하기 위한 유알엘(URL) 주소 기술 정보
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 장면 소비 방법.
KR1020040065686A 2003-12-03 2004-08-20 잔향 처리를 위한 음향 장면 생성 및 소비 방법 KR100662247B1 (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH06186966A (ja) * 1992-12-21 1994-07-08 Casio Comput Co Ltd エフェクタ
KR970057556A (ko) * 1995-12-29 1997-07-31 구자홍 최적 음장 부가장치 및 방법

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