KR100959499B1 - 음상 정위 방법 및 전달 함수 생성 장치 - Google Patents

음상 정위 방법 및 전달 함수 생성 장치 Download PDF

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Abstract

청취자의 좌측 귀에 대한 제1 머리 전달 함수(Head-Related Transfer Function: HRTF) 및 상기 청취자의 우측 귀에 대한 제2 머리 전달 함수를 연산하는 단계, 상기 제1 머리 전달 함수 또는 상기 제2 머리 전달 함수 중 어느 하나의 머리 전달 함수를 선택하는 단계, 상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 선택된 어느 하나의 머리 전달 함수와 연산하여, 변형된 제1 머리 전달 함수 및 변형된 제2 머리 전달 함수를 생성하는 단계 및 상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수를 이용하여, 모노 오디오 신호를 음상 정위하는 단계를 포함하는 음상 정위 방법이 개시된다.
머리 전달 함수, 음상 정위, 입체 음향

Description

음상 정위 방법 및 전달 함수 생성 장치{METHOD FOR SOUND IMAGE LOCALIZATION AND APPRATUS FOR GENERATING TRANSFER FUNCTION}
음상 정위 방법 및 전달 함수 생성 장치가 개시된다. 특히, 변형된 머리 전달 함수(Head-Related Transfer Function: HRTF)를 이용하여, 모노 오디오 신호를 음상 정위함으로써, 모노 오디오 신호의 음질 변화를 최소화할 수 있는 음상 정위 방법 및 전달 함수 생성 장치가 개시된다.
본 발명은 지식경제부 및 정보통신연구진흥원의 IT원천기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2008-F-011-01, 과제명: 차세대DTV핵심기술개발(표준화연계)-무안경개인형3D방송기술개발(계속)].
최근 입체 음향에 대한 관심이 높아지면서 청취자에게 오디오 신호를 입체 음향으로 제공할 수 있도록 하는 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
청취자에게 오디오 신호를 입체 음향으로 제공하기 위해서는, 상기 오디오 신호를 3차원 공간의 임의의 위치에 정위 시켜야 하는데, 이를 음상 정위라고 한다. 음상 정위는 일반적으로 머리 전달 함수(Head-Related Transfer Function: HRTF)를 이용하거나, 패닝 기법을 사용한다. 오디오 신호를 음상 정위 하는데 있 어, 패닝 기법은 간단한 방법이긴 하나, 스피커 사이에서만 음상이 정위 된다는 제한사항이 있어, 머리 전달 함수를 이용한 음상 정위 방법이 많이 사용된다.
머리 전달 함수란, 음원과 청취자의 귀 사이에서 발생하는 전달 함수를 의미하는 것으로, 실제 청취자의 귀 속 또는 사람의 모양을 한 모형의 귀 속에 마이크를 넣고, 특정 각도에 대해 오디오 신호의 임펄스 응답을 측정함으로써 획득할 수 있다. 이러한 머리 전달 함수는 음원의 방위와 고도에 따라 그 값이 달라지고, 청취자의 머리 모양, 머리 크기 또는 귀의 모양 등과 같은 신체 특성에 의존하는 특징이 있다.
입체 음향은 모노 음원에 대해, 청취자의 좌측 귀와 우측 귀에 대한 머리 전달 함수를 각각 적용함으로써, 구현할 수 있다.
하지만, 머리 전달 함수를 이용한 음상 정위 방법은 공간감이나 현실감과 같은 3차원 효과는 제공할 수 있으나, 원음에 필터링을 가한다는 측면에서, 원음의 음질을 그대로 보존하지 못하는 경우가 발생할 수 있다.
따라서, 머리 전달 함수를 이용하여 음상 정위를 하는데 있어, 원음의 음질을 그대로 보존할 수 있는 음상 정위 방법에 대한 연구가 필요하다.
머리 전달 함수를 이용한 음상 정위 방법에 있어, 변형된 머리 전달 함수를 이용하여, 오디오 신호를 음상 정위하는 방법 및 상기 변형된 머리 전달 함수를 생성하는 장치를 개시함으로써, 원음의 음질 변화를 최소화 할 수 있는 음상 정위 방법 및 전달 함수 생성 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 음상 정위 방법은 청취자의 좌측 귀에 대한 제1 머리 전달 함수(Head-Related Transfer Function: HRTF) 및 상기 청취자의 우측 귀에 대한 제2 머리 전달 함수를 연산하는 단계, 상기 제1 머리 전달 함수 또는 상기 제2 머리 전달 함수 중 어느 하나의 머리 전달 함수를 선택하는 단계, 상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 선택된 어느 하나의 머리 전달 함수와 연산하여, 변형된 제1 머리 전달 함수 및 변형된 제2 머리 전달 함수를 생성하는 단계 및 상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수를 이용하여, 모노 오디오 신호를 음상 정위하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따른 전달 함수 생성 장치는 청취자의 좌측 귀에 대한 제1 머리 전달 함수(Head-Related Transfer Function: HRTF) 및 상기 청취자의 우측 귀에 대한 제2 머리 전달 함수를 연산하는 전달 함수 연산부, 상기 제1 머리 전달 함수 또는 상기 제2 머리 전달 함수 중 어느 하나의 머리 전달 함수를 선택하는 전달함수 선택부, 상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수 를 상기 선택된 어느 하나의 머리 전달 함수와 연산하여, 변형된 제1 머리 전달 함수 및 변형된 제2 머리 전달 함수를 생성하는 전달 함수 생성부 및 상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수를 음상 정위 장치로 전송하는 전달 함수 전송부를 포함하고, 상기 음상 정위 장치는 상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수를 이용하여, 모노 오디오 신호를 음상 정위한다.
머리 전달 함수를 이용한 음상 정위 방법에 있어, 변형된 머리 전달 함수를 이용하여, 오디오 신호를 음상 정위하는 방법 및 상기 변형된 머리 전달 함수를 생성하는 장치를 개시함으로써, 원음의 음질 변화를 최소화 할 수 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 음상 정위 방법을 도시한 순서도이다.
단계(S110)에서는 모노의 음원을 청취하는 청취자의 좌측 귀에 대한 제1 머리 전달 함수(Head-Related Transfer Function: HRTF) 및 상기 청취자의 우측 귀에 대한 제2 머리 전달 함수를 연산한다.
일반적으로 머리 전달 함수는 청취자의 귀속 또는 사람 모형의 귀속에 마이크를 설치하고, 일정한 거리에 설치된 스피커에 각도의 변화를 주면서 오디오 신호를 인가시킨 후, 상기 스피커를 통해 발생하는 음향을 상기 마이크로 녹음하여, 상 기 스피커와 상기 마이크 사이의 전달함수를 획득함으로써 연산할 수 있다.
이때, 상기 스피커의 위치를 변경시키면서, 각각의 각도에 대한 머리 전달 함수를 획득할 수 있는데, 일반적으로 수평면의 경우 0도부터 360도까지 5도 간격으로 머리 전달 함수를 획득할 수 있다.
이때, 상기 청취자의 좌측 귀로 전달되는 소리에 대한 좌측 오디오 신호를 생성하기 위한 제1 머리 전달 함수 및 상기 청취자의 우측 귀로 전달되는 소리에 대한 우측 오디오 신호를 생성하기 위한 제2 머리 전달 함수를 연산할 수 있다.
단계(S120)에서는 상기 제1 머리 전달 함수 또는 상기 제2 머리 전달 함수 중 어느 하나의 머리 전달 함수를 선택한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S120)에서는 상기 청취자를 기준으로 상기 모노 오디오 신호의 음원 방향에 따라 상기 어느 하나의 머리 전달 함수를 선택할 수 있다.
단계(S130)에서는 상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수를 단계(S120)에서 선택된 상기 어느 하나의 머리 전달 함수와 연산하여, 변형된 제1 머리 전달 함수 및 변형된 제2 머리 전달 함수를 생성한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S130)에서는 상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수를 단계(S120)에서 선택된 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 각각 나누어, 상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수를 생성할 수 있다.
이하에서는, 단계(S120) 및 단계(S130)에 대해, 도 2를 참조하여, 상세히 설 명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 변형된 머리 전달 함수를 구하는 과정을 도시한 블록도이다.
일반적으로 음상 정위는 모노 오디오 신호를 상기 제1 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답 및 상기 제2 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답과 각각 컨볼루션(convolution)함으로써 수행될 수 있다. 이에 대해, 도 2의 참조번호 (210)에서는 일반적인 음상 정위 과정에 대한 블록도가 도시되어 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 음상 정위는 모노 오디오 신호(211)를 제1 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답(212)과 컨볼루션하여, 청취자의 좌측 귀에 전달될 소리에 대한 좌측 오디오 신호(214)를 생성하고, 모노 오디오 신호(211)를 제2 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답(213)과 컨볼루션하여, 청취자의 우측 귀에 전달될 소리에 대한 우측 오디오 신호(215)를 생성함으로써 수행될 수 있다.
이러한 음상 정위를 바탕으로 상기 청취자는 모노 오디오 신호(211)를 3차원 공간의 특정 방향에서 들려오는 입체 음향으로 들을 수 있다.
일반적으로 인간은 좌측 귀를 통해 전달되는 신호와 우측 귀로 전달되는 신호 사이의 시간차(Inter-aural Time Difference: ITD) 및 크기 차이(Inter-aural Level Difference: ILD)를 통해 음향의 방향을 인지할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 제1 머리 전달 함수 및 제2 머리 전달 함수는 상기 ITD와 ILD를 모두 포함하고 있기 때문에, 모노 오디오 신호(211)를 상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수를 이용하여, 신호처리 함으로써 상기 청취자로 하여금 모노 오디오 신호(211)가 3차원 공간의 특정 위치에서 들리는 것처럼 느끼게 할 수 있다.
하지만, 음상 정위를 위해 상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수를 이용하여 모노 오디오 신호(211)에 신호 처리를 하면, 원음에 필터링을 가하는 것이기 때문에 원음의 음질이 변하는 현상이 발생할 수 있다.
따라서, 이러한 음질 변화를 막기 위해, 단계(S120)에서 상기 제1 머리 전달 함수 또는 상기 제2 머리 전달 함수 중 어느 하나의 머리 전달 함수를 선택한 후, 단계(S130)에서 상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 각각 나누어, 변형된 제1 머리 전달 함수 및 변형된 제2 머리 전달 함수를 생성한다.
결국, 상기 변형된 제1 머리 전달 함수 또는 상기 변형된 제2 머리 전달 함수 중 어느 하나의 변형된 머리 전달 함수의 주파수 응답이 '1'이 되기 때문에, 모노 오디오 신호(211)의 음질 변화를 최소화할 수 있다.
이와 관련하여, 도 2의 참조번호 (220)에는 본 발명의 일실시예에 따른 변형된 제1 머리 전달 함수 및 변형된 제2 머리 전달 함수를 연산하는 예가 도시되어 있다.
먼저, 단계(S120)에서 제1 머리 전달 함수(221) 또는 제2 머리 전달 함수(222) 중 어느 하나의 머리 전달 함수를 선택한다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S120)에서는 모노 오디오 신호(211)의 음원 방향에 따라, 상기 어느 하나의 머리 전달 함수를 선택할 수 있다.
도 2에서는 제2 머리 전달 함수(222)를 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 선택한 예가 도시되어 있다.
그리고 나서, 단계(S130)에서 제1 머리 전달 함수(221) 및 제2 머리 전달 함수(222)를 제2 머리 전달 함수의 역수(223)와 각각 곱하여(제2 머리 전달 함수로 각각 나누어) 변형된 제1 머리 전달 함수(224) 및 변형된 제2 머리 전달 함수(225)를 생성한다.
여기서, 변형된 제2 머리 전달 함수(225)의 주파수 응답은 '1'이 되기 때문에, 모노 오디오 신호(211)를 변형된 제2 머리 전달 함수(225)에 대한 임펄스 응답과 컨볼루션하면, 모노 오디오 신호(211)가 그대로 산출되므로 청취자의 우측 귀로 전달되는 신호에 대해서는 음질의 변화가 없다.
그리고, 변형된 제1 머리 전달 함수(224)에는 제1 머리 전달 함수(221) 및 제2 머리 전달 함수(222)에 포함되어 있던 ITD 및 ILD 정보가 그대로 포함되어 있기 때문에, 상기 청취자는 좌측 귀로 전달되는 신호를 통해, 상기 ITD 및 상기 ILD 정보를 획득함으로써, 음원의 방향을 감지할 수 있다.
결국, 변형된 제1 머리 전달 함수(224) 및 변형된 제2 머리 전달 함수(225)를 통해, 상기 청취자에게 보다 나은 음질의 입체 음향을 제공할 수 있다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 모노 오디오 신호(211)를 음상 정위 하는데 있어, 청취자의 우측 귀로 전달될 우측 오디오 신호는 모노 오디오 신호(211)를 그대로 사용하고, 청취자의 좌측 귀로 전달될 좌측 오디오 신호는 모노 오디오 신호(211)를 변형된 제1 머리 전달 함수(224)에 대한 임펄스 응답과 컨볼루션하여 생성할 수 있다.
이는, 변형된 제2 머리 전달 함수(225)의 주파수 응답이 '1'이 되기 때문이다.
결국, 상기 우측 오디오 신호를 생성하기 위해 모노 오디오 신호(211)를 주파수 응답이 '1'인 변형된 제2 머리 전달 함수(255)에 대한 임펄스 응답과 컨볼루션을 수행하면, 모노 오디오 신호(211)가 그대로 산출되기 때문에, 모노 오디오 신호(211)를 상기 우측 오디오 신호로 사용함으로써, 상기 우측 오디오 신호를 생성하기 위한 연산 과정을 생략할 수 있다.
일반적으로 음상 정위는 제1 머리 전달 함수(221)와 제2 머리 전달 함수(222)를 메모리에 저장한 후, 모노 오디오 신호(211)를 음상 정위 할 때, 상기 메모리로부터 제1 머리 전달 함수(221) 및 제2 머리 전달 함수(222)를 추출하여 수행된다.
따라서, 본 발명의 일실시예에 따라, 모노 오디오 신호(211)를 상기 우측 오디오 신호로 사용하는 경우, 상기 메모리에 변형된 제2 머리 전달 함수(225)를 저장할 필요가 없고, 단지, 변형된 제1 머리 전달 함수(224)만 저장하면 되기 때문에, 머리 전달 함수를 저장하기 위한 메모리 용량을 줄일 수 있다.
또한, 상기 우측 오디오 신호를 생성하기 위한 연산 과정을 생략함으로써, 음상 정위를 위한 전체적인 연산과정을 간소화할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 만약, 모노 오디오 신호가 우측 음원 신호인 경우, 단계(S120)에서 제1 머리 전달 함수 또는 제2 머리 전달 함수 중 제2 머리 전달 함수를 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 선택할 수 있다.
일반적으로 인간의 청각은 양쪽 귀에 들리는 소리 중 먼저 들리는 소리에 더 많은 영향을 받는다. 예컨대, 청취자의 정면을 기준으로 우측에서 소리가 전달되는 경우, 청취자는 우측 귀를 통해 들리는 소리에 더 많은 영향을 받는다.
이러한, 청각 특성을 이용하여, 만약, 모노 오디오 신호가 우측 음원 신호인 경우, 청취자의 좌측 귀보다 우측 귀에 신호가 먼저 전달되므로, 단계(S120)에서 상기 제1 머리 전달 함수 또는 상기 제2 머리 전달 함수 중 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 선택한 후, 단계(S130)에서 상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 제2 머리 전달 함수로 각각 나누면, 변형된 제2 머리 전달 함수의 주파수 응답이 '1'이 되므로, 결국, 상기 청취자의 우측 귀로 전달되는 신호는 원음 그대로의 신호가 된다.
따라서, 청취자는 좌측 귀보다 신호가 먼저 전달되는 우측 귀를 통해 원음 그대로인 소리를 들음으로써 음질 변화가 최소화된 소리를 들을 수 있다. 이와 관련하여, 도 3을 이용해, 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 모노 오디오 신호가 우측 음원 신호인 경우 음상 정위 과정을 도시한 블록도이다.
모노 오디오 신호(310)가 우측 음원 신호이기 때문에, 단계(S120)에서 제1 머리 전달 함수 또는 제2 머리 전달 함수 중 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 선택한다.
그리고 나서, 단계(S130)에서 상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 제2 머리 전달 함수로 각각 나누어, 변형된 제1 머리 전달 함수 및 변형된 제2 머리 전달 함수를 생성한다.
그리고 나서, 모노 오디오 신호(310)를 음상 정위 할 때, 모노 오디오 신호(310)를 변형된 제1 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답(320) 및 변형된 제2 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답(330)과 각각 컨볼루션하여, 청취자의 좌측 귀에 전달될 좌측 오디오 신호(340) 및 상기 청취자의 우측 귀에 전달될 우측 오디오 신호(350)를 생성한다.
여기서, 상기 변형된 제2 머리 전달 함수의 주파수 응답은 '1'이 되기 때문에, 상기 변형된 제2 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답(330)은 단위 임펄스 함수(330)가 되고, 결국, 모노 오디오 신호(310)와 단위 임펄스 함수(330)를 컨볼루션하면, 우측 오디오 신호(350)는 모노 오디오 신호(310)가 되어, 원음의 음질을 그대로 유지할 수 있다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 모노 오디오 신호(310)를 음상 정위 하는데 있어, 우측 오디오 신호(350)는 모노 오디오 신호(310)를 그대로 사용하고, 좌측 오디오 신호(340)는 모노 오디오 신호(310)를 변형된 제1 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답(320)과 컨볼루션함으로써 생성할 수 있다.
이를 통해, 변형된 제1 머리 전달 함수(320)만을 메모리에 저장하면 되기 때문에, 머리 전달 함수를 저장하기 위한 메모리 용량을 줄일 수 있다.
또한, 모노 오디오 신호(310)와 변형된 제1 머리 전달 함수(320)를 컨볼루션하는 연산만 수행하면 되기 때문에, 음상 정위를 위한 연산과정을 간소화할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 만약, 모노 오디오 신호가 좌측 음원 신호인 경우, 단계(S120)에서는 제1 머리 전달 함수 또는 제2 머리 전달 함수 중 상기 제1 머리 전달 함수를 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 선택할 수 있다.
이와 관련하여, 도 4를 이용해, 상세히 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 모노 오디오 신호가 좌측 음원 신호인 경우 음상 정위 과정을 도시한 블록도이다.
모노 오디오 신호(410)가 좌측 음원 신호인 경우, 앞서 설명한 모노 오디오 신호(410)가 우측 음원 신호인 경우와 유사하게, 단계(S120)에서 제1 머리 전달 함수 또는 제2 머리 전달 함수 중 상기 제1 머리 전달 함수를 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 선택한다.
그리고 나서, 단계(S130)에서 상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 제1 머리 전달 함수로 각각 나누어, 변형된 제1 머리 전달 함수 및 변형된 제2 머리 전달 함수를 생성한다.
그리고 나서, 모노 오디오 신호(410)를 음상 정위 할 때, 모노 오디오 신호(410)를 변형된 제1 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답(420) 및 변형된 제2 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답(430)과 각각 컨볼루션하여, 청취자의 좌측 귀에 전달될 좌측 오디오 신호(440) 및 상기 청취자의 우측 귀에 전달될 우측 오디오 신호(450)를 생성한다.
여기서, 상기 변형된 제1 머리 전달 함수의 주파수 응답은 '1'이 되기 때문에, 상기 변형된 제1 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답(420)은 단위 임펄스 함 수(420)가 되고, 결국, 모노 오디오 신호(410)와 상기 단위 임펄스 함수(420)를 컨볼루션하면, 좌측 오디오 신호(440)는 모노 오디오 신호(410)가 되어, 원음의 음질을 그대로 유지할 수 있다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 모노 오디오 신호(410)를 음상 정위 하는데 있어, 좌측 오디오 신호(440)는 모노 오디오 신호(410)를 그대로 사용하고, 우측 오디오 신호(430)는 모노 오디오 신호(410)를 변형된 제2 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답(430)과 컨볼루션함으로써 생성할 수 있다.
이를 통해, 변형된 제2 머리 전달 함수(430)만을 메모리에 저장하면 되기 때문에, 머리 전달 함수를 저장하기 위한 메모리 용량을 줄일 수 있다.
또한, 모노 오디오 신호(410)와 변형된 제2 머리 전달 함수(430)를 컨볼루션하는 연산만 수행하면 되기 때문에, 음상 정위를 위한 연산과정을 간소화할 수 있다.
이상으로, 도 2 내지 도 4를 참조하여, 단계(S120) 및 단계(S130)에 대해 상세히 설명하였다. 이하에서는 도 1을 참조하여, 단계(S140)에 대해 계속 설명하기로 한다.
단계(S140)에서는 단계(S130)에서 생성된 상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수를 이용하여, 모노 오디오 신호를 음상 정위한다.
일반적으로 음상 정위는 제1 머리 전달 함수 및 제2 머리 전달 함수를 생성하여 이를 메모리에 저장한 후에, 모노 오디오 신호를 음상 정위할 때, 상기 메모 리로부터 상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수를 추출하여, 음상 정위를 수행한다.
따라서, 일단, 단계(S130)에서 변형된 제1 머리 전달 함수 및 변형된 제2 머리 전달 함수를 생성하였다면, 단계(S140)에서는 이미 생성된 상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수를 이용하여, 상기 모노 오디오 신호를 음상 정위한다. 즉, 단계(S140)에서 상기 모노 오디오 신호를 음상 정위할 때마다 단계(S110) 내지 단계(S130)을 되풀이 할 필요가 없이, 상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수가 이미 생성되어 있다면, 단계(S140)에서는 이미 생성되어 있는 상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수를 이용하여 상기 모노 오디오 신호를 음상 정위한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S140)에서는 상기 모노 오디오 신호를 상기 변형된 제1 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답과 각각 컨볼루션하여, 음상 정위를 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S120)에서 상기 제1 머리 전달 함수가 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 선택되고, 단계(S130)에서 상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 제1 머리 전달 함수로 각각 나누어 상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수를 생성하는 경우, 단계(S140)에서는 상기 모노 오디오 신호를 상기 청취자의 좌측 귀로 전달될 좌측 오디오 신호로 사용하고, 상기 청취자의 우측 귀로 전달될 우측 오디오 신호는 상기 모노 오디오 신호를 상기 변형된 제2 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답 과 컨볼루션 하여 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 단계(S120)에서 상기 제2 머리 전달 함수가 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 선택되고, 단계(S130)에서 상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 제2 머리 전달 함수로 각각 나누어 상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수를 생성하는 경우, 단계(S140)에서는 상기 모노 오디오 신호를 상기 청취자의 우측 귀로 전달될 우측 오디오 신호로 사용하고, 상기 청취자의 좌측 귀로 전달될 좌측 오디오 신호는 상기 모노 오디오 신호를 상기 변형된 제1 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답과 컨볼루션 하여 생성할 수 있다.
본 발명에 따른 음상 정위 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전달 함수 생성 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 전달 함수 생성 장치(510) 및 음상 정위 장치(520)가 도시되어 있다.
전달 함수 생성 장치(510)는 전달 함수 연산부(511), 전달 함수 선택부(512), 전달 함수 생성부(513) 및 전달 함수 전송부(514)를 포함할 수 있다.
전달 함수 연산부(511)는 청취자의 좌측 귀에 대한 제1 머리 전달 함수 및 상기 청취자의 우측 귀에 대한 제2 머리 전달 함수를 연산한다.
전달 함수 선택부(512)는 상기 제1 머리 전달 함수 또는 상기 제2 머리 전달 함수 중 어느 하나의 머리 전달 함수를 선택한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 전달 함수 선택부(512)는 상기 청취자를 기준으로 모노 오디오 신호의 음원 방향에 따라 상기 어느 하나의 머리 전달 함수를 선택할 수 있다.
전달 함수 생성부(513)는 상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 어느 하나의 머리 전달 함수와 연산하여, 변형된 제1 머리 전달 함수 및 변형된 제2 머리 전달 함수를 생성한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 전달 함수 생성부(513)는 상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 선택된 어느 하나의 머리 전달 함수로 각각 나누어, 상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수를 생성할 수 있다.
이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 전달 함수 선택부(512)는 상기 청취자의 정면을 기준으로 상기 모노 오디오 신호가 우측 음원 신호인 경우, 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 선택할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 전달 함수 선택부(512)는 상기 청취자의 정면을 기준으로 상기 모노 오디오 신호가 좌측 음원 신호인 경우, 상기 제1 머리 전달 함수를 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 선택할 수 있다.
전달 함수 전송부(514)는 상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수를 음상 정위 장치(520)로 전송한다.
그리고, 음상 정위 장치(520)는 상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수를 이용하여, 상기 모노 오디오 신호를 음상 정위 한다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 음상 정위 장치(520)는 상기 모노 오디오 신호를 상기 변형된 제1 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답과 각각 컨볼루션하여, 음상 정위를 할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 전달 함수 선택부(512)가 상기 제1 머리 전달 함수를 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 선택하고, 전달 함수 생성부(513)가 상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 제1 머리 전달 함수로 각각 나누어 상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수를 생성하는 경우, 음상 정위 장치(520)는 상기 모노 오디오 신호를 상기 청취자의 좌측 귀로 전달될 좌측 오디오 신호로 사용하고, 상기 청취자의 우측 귀로 전달될 우측 오디오 신호는 상기 모노 오디오 신호를 상기 변형된 제2 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답과 컨볼루션하여 생성할 수 있다.
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 전달 함수 선택부(512)가 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 선택하고, 전달 함수 생성부(513)가 상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 제2 머리 전달 함수로 각각 나누어 상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수를 생성하는 경우, 음상 정위 장치(520)는 상기 모노 오디오 신호를 상기 청취자의 우측 귀로 전달될 우측 오디오 신호로 사용하고, 상기 청취자의 좌측 귀로 전달될 좌측 오디오 신호는 상기 모노 오디오 신호를 상기 변형된 제1 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답과 컨볼루션 하여 생성할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 음상 정위 방법을 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 변형된 머리 전달 함수를 구하는 과정을 도시한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 모노 오디오 신호가 우측 음원 신호인 경우 음상 정위 과정을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 모노 오디오 신호가 좌측 음원 신호인 경우 음상 정위 과정을 도시한 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전달 함수 생성 장치의 구조를 도시한 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
510: 전달 함수 생성 장치
511: 전달 함수 연산부 512: 전달 함수 선택부
513: 전달 함수 생성부 514: 전달 함수 전송부
520: 음상 정위 장치

Claims (13)

  1. 청취자의 좌측 귀에 대한 제1 머리 전달 함수(Head-Related Transfer Function: HRTF) 및 상기 청취자의 우측 귀에 대한 제2 머리 전달 함수를 연산하는 단계;
    상기 제1 머리 전달 함수 또는 상기 제2 머리 전달 함수 중 어느 하나의 머리 전달 함수를 선택하는 단계;
    상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 선택된 어느 하나의 머리 전달 함수와 연산하여, 변형된 제1 머리 전달 함수 및 변형된 제2 머리 전달 함수를 생성하는 단계; 및
    상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수를 이용하여, 모노 오디오 신호를 음상 정위하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 음상 정위 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 변형된 제2 머리 전달 함수를 생성하는 단계는,
    상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 선택된 어느 하나의 머리 전달 함수로 각각 나누어, 상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수를 생성하는 것을 특징으로 하는 음상 정위 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 어느 하나의 머리 전달 함수를 선택하는 단계는,
    상기 청취자를 기준으로 상기 모노 오디오 신호의 음원 방향에 따라 상기 어느 하나의 머리 전달 함수를 선택하는 것을 특징으로 하는 음상 정위 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 어느 하나의 머리 전달 함수를 선택하는 단계는,
    상기 청취자의 정면을 기준으로 상기 모노 오디오 신호가 우측 음원 신호인 경우, 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 선택하는 것을 특징으로 하는 음상 정위 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 어느 하나의 머리 전달 함수를 선택하는 단계는,
    상기 청취자의 정면을 기준으로 상기 모노 오디오 신호가 좌측 음원 신호인 경우, 상기 제1 머리 전달 함수를 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 선택하는 것을 특징으로 하는 음상 정위 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 모노 오디오 신호를 음상 정위 하는 단계는,
    상기 모노 오디오 신호를 상기 변형된 제1 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답과 각각 컨볼루션(convolution)하여, 음상 정위하는 것을 특징으로 하는 음상 정위 방법.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 모노 오디오 신호를 음상 정위 하는 단계는,
    상기 제1 머리 전달 함수가 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 선택된 경우, 상기 모노 오디오 신호를 상기 청취자의 좌측 귀로 전달될 좌측 오디오 신호로 사용하고, 상기 청취자의 우측 귀로 전달될 우측 오디오 신호는 상기 모노 오디오 신호를 상기 변형된 제2 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답과 컨볼루션(convolution)하여 생성하는 것을 특징으로 하는 음상 정위 방법.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 모노 오디오 신호를 음상 정위 하는 단계는,
    상기 제2 머리 전달 함수가 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 선택된 경우, 상기 모노 오디오 신호를 상기 청취자의 우측 귀로 전달될 우측 오디오 신호로 사용하고, 상기 청취자의 좌측 귀로 전달될 좌측 오디오 신호는 상기 모노 오디오 신호를 상기 변형된 제1 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답과 컨볼루션(convolution)하여 생성하는 것을 특징으로 하는 음상 정위 방법.
  9. 청취자의 좌측 귀에 대한 제1 머리 전달 함수(Head-Related Transfer Function: HRTF) 및 상기 청취자의 우측 귀에 대한 제2 머리 전달 함수를 연산하는 전달 함수 연산부;
    상기 제1 머리 전달 함수 또는 상기 제2 머리 전달 함수 중 어느 하나의 머리 전달 함수를 선택하는 전달함수 선택부;
    상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 선택된 어느 하나의 머리 전달 함수와 연산하여, 변형된 제1 머리 전달 함수 및 변형된 제2 머리 전달 함수를 생성하는 전달 함수 생성부; 및
    상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수를 음상 정위 장치로 전송하는 전달 함수 전송부
    를 포함하고,
    상기 음상 정위 장치는 상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수를 이용하여, 모노 오디오 신호를 음상 정위하는 것을 특징으로 하는 전달 함수 생성 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전달함수 선택부는,
    상기 청취자를 기준으로 상기 모노 오디오 신호의 음원 방향에 따라 상기 어느 하나의 머리 전달 함수를 선택하고,
    상기 전달 함수 생성부는 상기 제1 머리 전달 함수 및 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 선택된 어느 하나의 머리 전달 함수로 각각 나누어, 상기 변형된 제1 머리 전달 함수 및 상기 변형된 제2 머리 전달 함수를 생성하는 것을 특징으로 하는 전달 함수 생성 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 전달함수 선택부는,
    상기 청취자의 정면을 기준으로 상기 모노 오디오 신호가 우측 음원 신호인 경우, 상기 제2 머리 전달 함수를 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 선택하고,
    상기 청취자의 정면을 기준으로 상기 모노 오디오 신호가 좌측 음원 신호인 경우, 상기 제1 머리 전달 함수를 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 선택하는 것을 특징으로 하는 전달 함수 생성 장치.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 음상 정위 장치는,
    상기 제1 머리 전달 함수가 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 선택된 경우, 상기 모노 오디오 신호를 상기 청취자의 좌측 귀로 전달될 좌측 오디오 신호로 사용하고, 상기 청취자의 우측 귀로 전달될 우측 오디오 신호는 상기 모노 오디오 신호를 상기 변형된 제2 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답과 컨볼루션(convolution)하여 생성하는 것을 특징으로 하는 전달 함수 생성 장치.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 음상 정위 장치는,
    상기 제2 머리 전달 함수가 상기 어느 하나의 머리 전달 함수로 선택된 경우, 상기 모노 오디오 신호를 상기 청취자의 우측 귀로 전달될 우측 오디오 신호로 사용하고, 상기 청취자의 좌측 귀로 전달될 좌측 오디오 신호는 상기 모노 오디오 신호를 상기 변형된 제1 머리 전달 함수에 대한 임펄스 응답과 컨볼루션(convolution)하여 생성하는 것을 특징으로 하는 전달 함수 생성 장치.
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