KR101586364B1 - 공간 음향 분할을 통한 동적 방향성 임펄스 응답을 생성하기 위한 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

공간 음향 분할을 통한 동적 방향성 임펄스 응답을 생성하기 위한 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 태양에 따르면, 음향 장치가 동적 방향성 임펄스 응답을 생성하기 위한 방법으로서, (a) 상기 음향 장치의 구형의 마이크로 폰 어레이가, 복수의 방향들에서의 음향 신호를 캡처하는 단계 및 (b) 상기 음향 장치가, 상기 음향 신호에 대한 구면 조화 분석을 사용하여 상기 음향 신호의 방향성 정보를 변환함으로써 동적 방향성 임펄스 응답을 생성하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다. 본 발명에 의하면, 복수의 방향들에서의 음향 신호를 캡처되고, 복수의 방향들의 방향성 정보를 이용함으로써 음상 정위의 정확도가 향상되는 효과가 달성된다.

Description

공간 음향 분할을 통한 동적 방향성 임펄스 응답을 생성하기 위한 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체{METHOD, APPRATUS AND COMPUTER-READABLE RECORDING MEDIUM FOR CREATING DYNAMIC DIRECTIONAL IMPULSE RESPONSES USING SPATIAL SOUND DIVISION}
본 발명은 공간 음향 분할을 통한 동적 방향성 임펄스 응답을 생성하기 위한 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 구형의 마이크로 폰 어레이에 의해 캡처된 복수의 방향들에서의 음향 신호에 대해 구면 조화 분석 및 적응형 빔형성 기술을 사용하고, 구면 조화 분석 및 적응형 빔형성 기술을 통해 음향 신호의 방향성 정보를 변환함으로써 동적 방향성 응답의 생성이 이루어질 수 있도록 하는 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 관한 것이다.
음향 기술의 진보에 따라, 음향을 시간 정보로서 전송 및 기록하는 기술은 진보하여 왔으나, 공간 음향 정보를 전송 또는 기록하는 기술은 크게 발전하지 못했다. 공간 음향 정보에 대한 기술이 크게 발전하지 못한 이유 중 하나는, 단일한 음향 신호만으로는 공간 음향 정보가 전송될 수 없기 때문이다.
사람의 청각 지각 중 하나인 공간 음향 지각에 있어서, 양이 효과가 중요하다는 사실이 밝혀졌으며, 2 채널 신호의 스테레오 녹음 및 재생이 시작됨에 따라 음장에 대한 연구가 본격화되었다.
음장에 있어서, 기존의 스테레오의 가장 큰 문제점은 음상 정위의 불안정성이다. 더미 헤드를 이용하여 2채널 신호를 녹음하는 경우, 앞뒤 혼동, 위아래 혼동 및 머리 내 정위의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 청취자가 가장 좋은 소리를 청취할 수 위치 또는 범위인 스윗 스팟(Sweet Spot)에 있을 경우에는 문제가 발생하지 않지만, 청취자가 스윗 스팟에서 조금만 벗어나더라도 선행음 효과에 의해 2채널 중 먼저 음향 신호가 도달하는 쪽에서 음상이 정위되는 오류가 발생한다.
입체 음향에서 선명한 현장감을 재현하는 음항의 구현에 있어서, 방향성의 불안정은 특히 문제가 된다. 청각 지각에 있어서, 방향 파악은 청각적 몰입감을 형상하는데 있어서 중요한 요소이기 때문에, 3차원 음향 시스템의 설계의 주요한 목적 중 하나는 청취 공간에서의 음상 지각을 적절하게 표현하고, 청취자의 음향 공간 상의 지각을 예측하는 것이다. 이러한 표현 및 예측을 통해 실제와 유사한 공간 음향이 재현될 수 있다.
모노 채널 또는 스테레오 채널을 사용하여 입체 음향이 구현될 경우, 스윗 스팟의 범위가 좁고, 다 채널로의 업믹싱 시 음의 자연스러움이 저하되며, 인위적인 음이 재생된다는 문제가 발생한다.
이에, 본 발명자는, 복수의 방향으로부터 수음되는 음향 신호에 대하여 음향 특성을 분석하고, 음향 신호의 방향성 정보를 변환함으로써 음향 특성을 반영하는 동적 방향성 임펄스 응답을 생성하는 기술을 개발하기에 이르렀다.
본 발명은 상술한 문제점을 모두 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 복수의 채널로 캡처된 음향 신호에 대한 구면 조화 분석 및 적응형 빔형성 기술을 사용하여 음향 신호의 음장을 재구성함으로써 동적 방향성 임펄스 응답의 생성이 이루어질 수 있도록 하는 것을 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
본 발명의 일 태양에 따르면, 음향 장치가 동적 방향성 임펄스 응답을 생성하기 위한 방법으로서, (a) 상기 음향 장치의 구형의 마이크로 폰 어레이가, 복수의 방향들에서의 음향 신호를 캡처하는 단계 및 (b) 상기 음향 장치가, 상기 음향 신호에 대한 구면 조화 분석을 사용하여 상기 음향 신호의 방향성 정보를 변환함으로써 동적 방향성 임펄스 응답을 생성하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
본 발명의 다른 태양에 따르면, 동적 방향성 임펄스 응답을 생성하기 위한 음향 장치로서, 복수의 방향들에서의 음향 신호를 캡처하는 구형 마이크로 폰 어레이 및 상기 음향 신호에 대한 구면 조화 분석을 사용하여 상기 음향 신호의 방향성 정보를 변환함으로써 동적 방향성 임펄스 응답을 생성하는 임펄스 생성부를 포함하는 음향 장치가 제공된다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 장치 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하기 위한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공된다.
본 발명에 의하면, 복수의 방향들에서의 음향 신호를 캡처하고, 복수의 방향들의 방향성 정보를 이용함으로써 음상 정위의 정확도가 향상되는 효과가 달성된다.
또한, 본 발명에 의하면, 최소 분산 비왜곡 응답 기술을 통해 높은 해상도로 요구되는 특정한 방향의 음향 신호가 캡처되고, 움직이는 음원에 대하여 방향성을 동기화함으로써 동적 방향성 임펄스 응답이 생성되는 효과가 달성된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 장치의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 장치의 음향 생성 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 폰 어레이가 음향 신호를 수음하는 과정을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구면 좌표계에 따른 채널의 위치를 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호를 시간축으로 나타내는 그래프 및 음향 신호를 주파수축으로 나타내는 그래프를 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차수 별 구면 조화 함수의 형태를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 구형의 마이크로 폰 어레이의 반경과 음이 출력되는 위치 및 청취자 간의 거리를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 입사된 평면파가 각 방향으로 분리되는 상황을 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 특정한 방향으로 마이크로 폰 어레이에 도달한 평면파, 원래의 음향 신호 및 간섭 신호를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 원래의 음향 신호 및 간섭 신호의 특성을 설명한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 임펄스 응답들을 도시한다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
음향 장치의 구성
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 장치의 구조도이다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 음향 장치(100)는 마이크로 폰 어레이(110), 아날로그-디지털(Analog-Digital; 이하 "AD"로 약술한다.) 변환부(115), 공간 음향 특성 정량화부(120) 및 임펄스 생성부(130)를 포함할 수 있다. 임펄스 생성부(130)는 주파수축 변환부(131), 공간 분할부(132), 방향성 구분부(133) 및 적응적 빔형성부(134)를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, AD 변환부(115), 공간 음향 특성 정량화부(120), 임펄스 생성부(130)(즉, 주파수축 변환부(131), 공간 분할부(132), 방향성 구분부(133) 및 적응적 빔형성부(134))는 그 중 적어도 일부가 외부 시스템과 통신하는 프로그램 모듈들일 수 있다. 이러한 프로그램 모듈들은 운영 시스템, 응용 프로그램 모듈 및 기타 프로그램 모듈의 형태로 음향 장치(100)에 포함될 수 있으며, 물리적으로는 여러 가지 공지의 기억 장치 상에 저장될 수 있다. 또한, 이러한 프로그램 모듈 중 적어도 일부는 음향 장치(100)와 통신 가능한 원격 기억 장치에 저장될 수도 있다. 한편, 이러한 프로그램 모듈들은 본 발명에 따라 후술할 특정 업무를 수행하거나 특정 추상 데이터 유형을 실행하는 루틴, 서브루틴, 프로그램, 오브젝트, 컴포넌트 및 데이터 구조 등을 포괄하지만, 이에 제한되지는 않는다.
본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 폰 어레이(110), AD 변환부(115), 공간 음향 특성 정량화부(120) 및 임펄스 생성부(130) 등의 기능에 대해서, 하기에서 도 2 내지 도 11을 참조하여 상세하게 설명된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 장치의 음향 생성 방법을 나타내는 흐름도이다.
우선, 음원의 캡처링에 대한 단계들(S210, S215 및 S220)을 설명한다.
(i) 본 발명의 일 실시예에 따르면, 마이크로 폰 어레이(110)는 복수의 방향들에서의 음향 신호를 캡처할 수 있다(S210). 여기에서, 마이크로 폰 어레이(110)에 의해 캡처되는 복수의 방향들에서의 음향 신호는 실내 임펄스 응답(Room Impulse Responses)일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 방향들에서의 음향 신호를 캡처하기 위해, 마이크로 폰 어레이(110)는 복수의 마이크로 폰들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 복수의 마이크로 폰들은 각각 서로 상이한 방향에서의 음향 신호를 캡처할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마이크로 폰 어레이(110)는 복수의 채널들을 가질 수 있다. 복수의 채널들은 마이크로 폰 어레이(110)의 복수의 마이크로 폰들에 각각 대응할 수 있다. 말하자면, 채널은 하나의 마이크로 폰에 의해 캡처된, 어느 한 방향에서의 음향 신호를 획득할 수 있다. 또는, 채널은 하나의 마이크로 폰을 나타낼 수 있다. 복수의 채널들을 통해, 마이크로 폰 어레이(110)는 복수의 방향에서의 음향 신호를 캡처할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른, 마이크로 폰 어레이(110)의 음향 신호의 캡처에 대해서, 하기에서 도 3을 참조하여 상세히 설명된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마이크로 폰 어레이(110)의 복수의 채널들의 개수는, 전 방향에서의 음향 신호를 나타내기 위해 요구되는 채널들의 개수와 같거나, 요구되는 채널들의 개수보다 더 클 수 있다. 예를 들면, 마이크로 폰 어레이(110)는 3개, 4개, 6개, 8개 또는 32개 등의 방향에서의 음향 신호를 캡처할 수 있고, 복수의 채널들의 개수는 3, 4, 6, 8 또는 32 이상일 수 있다. 가령, 실험적인 결과 등에 따라, 전 방향에서의 음향 신호를 나타내기 위해 충분한 채널들의 개수는 32개일 수 있고, 이러한 전제 하에서, 마이크로 폰 어레이(110)의 마이크로 폰들은 32개일 수 있다. 전 방향에서의 음향 신호를 나타내기에 충분한 32채널의 음향 정보가 캡처되기 때문에, 전 방향의 방향성 정보의 이용이 가능해질 수 있고, 전 방향의 방향성 정보를 이용함으로써 후술될 음상 정위의 정확도가 향상될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 방향들에서의 음향 신호를 캡처하기 위해, 마이크로 폰 어레이(110)는 구의 형태를 가질 수 있다. 말하자면, 마이크로 폰 어레이(110)의 복수의 마이크로 폰들은 구의 표면 상에 배치될 수 있다. 또한, 복수의 마이크로 폰들은 구의 표면 상에서 동일한 간격으로 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 각 채널의 음향 신호를 캡처하는 위치는, 직교 좌표계가 아닌, 구면 좌표계에 의해 표현될 수 있다. 여기에서, 채널의 위치(말하자면, 채널이 음향 신호를 캡처하는 위치)는 채널에 대응하는 마이크로 폰의 위치일 수 있다. 이하에서 채널의 음향 신호를 캡처하는 위치에 대하여, r은 구면 좌표계의 반지름을 나타낼 수 있고, θ는 구면 좌표계의 고각을 나타낼 수 있고,
Figure 112014085577214-pat00001
는 구면 좌표계의 방위각을 나타낼 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 채널의 위치에 대하여, 하기에서 도 4를 참조하여 상세하게 설명된다.
(ii) 다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 마이크로 폰 어레이(110)에 의해 캡처된 음향 신호가 아날로그 신호인 경우, AD 변환부(115)는 음향 신호를 아날로그 신호에서 디지털 신호로 변환할 수 있다(S215). 이하에서 설명되는 음향 신호는 디지털로 변환된 신호일 수 있다.
(iii) 다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공간 음향 특성 정량화부(120)는 음향 신호의 공간 음향 특성을 정량화할 수 있다(S220).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공간 음향 특성 정량화부(120)는 음향 신호의 음원의 위치 및 종류에 대한 음향 특성을 분석할 수 있고, 분석된 음향 특성에 따라 음향 신호의 공간 음향 특성을 정량화할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공간 음향 특성은 실내 음향 지표를 포함할 수 있다. 공간 음향 특성 정량화부(120)는 공간 음향 특성의 정량화를 위해, 실내 음향 지표를 계산할 수 있다. 실내 음향 지표는 잔향 시간, 초기 감쇠 시간, 음성 전달 지수, 명료도, 양이 상관 계수 및 측면 반사음 비율 증 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 잔향 시간은 음원이 정지된 후 음압 레벨이 60dB만큼 감소할 때까지의 시간일 수 있다. 초기 감쇠 시간은 잔향 시간에 대한 잔향 감쇠 곡선에서 초기의 10dB만큼의 감쇠 부분의 시간의 6배인 시간일 수 있다. 잔향 시간 및 초기 감소 시간은 음향의 울림의 길이와 관련될 수 있다. 음성 전달 지수는 실내 반사음 또는 소음에 의한 음원 변조 정도를 나타낼 수 있다. 명료도는 직접음의 도달로부터 50ms까지의 에너지 및 전체 에너지 간의 비일 수 있다. 상대적으로 더 큰 값의 명료도는 음향이 더 명료하다는 것을 나타낼 수 있고, 상대적으로 더 작은 값의 명료도는 음향이 명료하지 않고, 음향의 울림의 양이 많음을 나타낼 수 있다. 양이 상관 계수는 청취자의 양 귀들에 각각 도달하는 음들의 유사도를 나타낼 수 있다. 양이 상관 계수의 값이 더 작을수록 청취자의 양 귀들에 서로 간에 상관이 더 작은 음들이 각각 도달할 수 있다. 예를 들면, 청취자의 양 귀들에 도달하는 음들이 완전히 동일하면 양이 상관 계수의 값은 1일 수 있다. 청취자의 양 귀들에 도달하는 음들이 완전히 무관하면 양이 상관 계수의 값은 0일 수 있다. 또한, 양이 상관 계수의 값이 적을수록 청취자는 더 큰 공간감의 음을 느낄 수 있다. 측면 반사음 비율은 0ms로부터 80ms까지 도래하는 전체의 음 에너지에 대한 25ms에서부터 80ms까지 도래하는 옆 방향 반사음 에너지의 비일 수 있다. 측면 반사음 비율은 청취자의 청각적 공간감에 영향을 주는 지표일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상호작용을 위해 마이크로 폰 및 스피커를 각각 구비한 두 공간들이 있고, 한 공간에서는 마이크로폰에 의한 수음이 이루어지고, 다른 공간에서는 스피커에 의한 재생이 이루어진다고 가정할 수 있다. 두 공간들의 공간 음향 특성이 서로 상이할 경우, 두 공간들에서의 음원의 재생 특성들 또한 서로 상이할 수 있다. 공간 음향 특성의 정량화는 복수의 공간들 간의 공간 음향 특성의 차이에 따라 음향 신호의 공간 음향 특성을 소정의 기준에 맞추어 보정하는 것을 의미할 수 있다. 공간 음향 특성의 정량화를 통해, 복수의 공간들에서의 청취자의 공존감이 증진될 수 있고, 둘 이상의 청취자들이 마치 동일한 공간 내에 있는 경우에서와 같이 음향을 느낄 수 있다.
(iii) 다음으로, 캡처된 음원에 대한 모델링을 설명한다. 임펄스 생성부(130)는 음향 신호에 대한 구면 조화 분석(Spherical harmonic analysis) 및 적응형 빔형성 기술(Adaptive beamforming technique)을 사용하여 음향 신호의 방향성 정보를 변환함으로써 동적 방향성 임펄스 응답을 생성할 수 있다(S230).
아래에서는, 동적 방향성 임펄스 응답을 생성하는 단계에 포함되는 구면 조화 분석 및 적응형 빔형성 기술 등에 대해서 구체적으로 설명된다.
(i) 우선, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 주파수축 변환부(131)는 음향 신호를 시간축의 신호에서 주파수축의 신호로 변환할 수 있다(S231). 시간축의 신호는 시간축을 기준으로 소리의 세기 또는 진폭을 나타내는 신호일 수 있다. 하기에서, 본 발명의 일 실시예에 따른 시간축의 신호 및 변환된 주파수축의 신호가 도5에서 도시된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 주파수축 변환부(131)는 고속 푸리에 변환을 사용하여 음향 신호를 시간축의 신호에서 주파수축의 신호로 변환할 수 있다. 고속 푸리에 변환은 하기의 수학식 1의 함수와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112014085577214-pat00002
여기에서, t는 시간일 수 있다. ｖ는 주파수일 수 있다. Ｆ(t)는 시간축의 신호의 함수일 수 있다. F(v)는 주파수 축의 신호의 함수일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 주파수축의 신호는 삼각 함수의 주기성을 이용하기 때문에, 주파수축 변환부(131)는 음향 신호를 시간축의 신호에서 주파수축의 신호로 변환함으로써 동적 방향성 신호를 생성하기 위해 요구되는 시간을 단축시킬 수 있다.
(iv) 다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 공간 분할부(132)는 캡처된 음향 신호에 대한 공간적인 분할을 수행할 수 있다(S232).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마이크로 폰 어레이(110)는 구형일 수 있다. 구형의 마이크로 폰 어레이(110)의 복수의 채널들은 3차원으로 배열될 수 있기 때문에, 음장을 공간적으로 분할 및 합성하기 위한 공간 푸리에 변환이 요구되며, 공간 푸리에 변환의 과정을 통해 구면 조화 분석이 이루어질 수 있다. 공간 분할부(132)는 캡처된 음향 신호에 대한 구면 조화 분석을 통해 음향 신호의 공간적인 분할을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 공간 푸리에 계수 P nm 는 하기의 수학식 2의 함수와 같이 표현될 수 있다.
Figure 112014085577214-pat00003
여기에서, Ｓ는 최대 변환 차수(Maximum transform order) 일 수 있다. βS는 변환 차수 s의 격자 가중치(Grid weight)일 수 있다. PS은 변환 차수 s의 복소 음압일 수 있다. Ｙn m은 위수(Order) n, 차(Degree) m인 구면 조화 함수일 수 있고, m은 -n 내지 n의 정수일 수 있고, n은 0 이상의 정수일 수 있다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차수 별 구면 조화 함수의 형태를 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 격자 가중치는 복수의 채널들의 각 채널의 구의 표면 상의 위치 정보(Quadrature grid data)일 수 있다. 복소 음압은 복소수의 형태로 나타낸 음향 신호의 음압일 수 있다. 복소수의 실수부는 정현파인 음압의 진폭을 나타낼 수 있고, 복소수의 허수부는 위상을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구면 조화 함수에 있어서, m의 절대값이 더 클수록 공간이 수직적으로 더 많은 개수로 나누어지며, n의 값이 클 수록 공간이 수평적으로 더 많은 개수로 나누어질 수 있다. 구면 조화 함수의 차수는 m의 최대값 또는 n의 최대값일 수 있다. 일반적으로, 구면 조화 함수의 차수가 더 클수록, 구면 조화 함수를 사용하는 계산의 정밀도가 더 높아질 수 있으나, 그만큼 계산을 위해 요구되는 데이터의 양 및 시간이 더 증가할 수 있다. 실험의 결과에 따르면, 정밀도, 데이터의 양 및 시간을 고려했을 때, 5차의 구면 조화 함수가 가장 적합할 수 있으며, 모두 11개의 구면 조화 함수들이 사용될 수 있다. 11개의 구면 조화 함수들의 로브들의 개수들을 더하면, 모두 146개의 방향들이 나뉘어질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상술된 단계들(S231 및 S232)을 통해, 아날로그의 신호를 디지털로 연산하는데 요구되는 시간이 감소될 수 있고, 공간 푸리에 계수를 이용함으로써 연산에 요구되는 데이터의 양이 감소될 수 있으며, 캡처된 신호가 3차원적으로 근사될 수 있다.
(v) 다음으로, 방향성 구분부(133)는 방사형 필터 계수를 사용하는 평면파 분리를 통해 공간적으로 분할된 음향 신호의 방향성을 구분할 수 있다(S233).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 일반적으로 구형의 마이크로 폰 어레이(110)의 반경은 음이 출력되는 위치 및 청취자 간의 거리에 비해 더 작을 수 있다. 도 7은 구형의 마이크로 폰 어레이(110)의 반경과 음향이 출력되는 위치 및 청취자 간의 거리를 도시한다. 만약, 상기 반경 및 상기 거리가 동일하다면, 마이크로 폰 어레이(110)에 의해 캡처된 음향 신호에 따른 음향을 그대로 재생하여도 청취자가 자연스럽게 음향을 청취할 수 있는 음상이 구현될 수 있으나, 상기 반경 및 상기 거리가 서로 상이한 경우 청취자는 음향이 상대적으로 부자연스럽다고 느낄 수 있다. 따라서, 방향성 구분부(133)는 마이크로 폰 어레이(110)의 반경과 음향이 출력되는 위치 및 청취자 간의 거리 간의 차이에 기인하는 음향의 차이를 보정하기 위해 방사형 필터 계수를 사용할 수 있다. 방향성 구분부(133)가 평면파 분리 시 방사형 필터 계수를 반영하면, 마이크로 폰 어레이(110)의 반경과 음향이 출력되는 위치 및 청취자 간의 거리가 동일하지 않더라도 자연스러운 음상이 구현될 수 있다. 방사성 필터 계수는 하기의 수학식 3에 따라 계산될 수 있다.
Figure 112014085577214-pat00004
여기에서, n은 최대 필터 차수(Maximum filter order)를 나타낼 수 있다. k는 파수(Wave number)일 수 있다. rd은 캡처 반경(Capture radius)일 수 있다. bn은 krd에 대한 모드 진폭 계수일 수 있으며, 구의 형태 및 마이크로 폰 어레이(110)의 마이크로 폰의 타입에 따라 결정되는 값일 수 있다. 말하자면, 방향성 구분부(133)는 구의 형태 및 마이크로 폰 어레이(110)의 마이크로 폰의 타입 중 적어도 하나에 따라 결정되는, 서로 상이한 방사성 필터 계수를 사용할 수 있다. 구의 형태는 개구(Open sphere) 및 강체구(Rigid sphere)를 포함할 수 있다. 마이크로폰의 타입은 무지향성(Omni-directional) 및 단일지향성(Uni-directional)을 포함할 수 있다.
구의 형태 및 마이크로 폰 어레이(110)의 마이크로 폰의 타입에 따른 bn의 계산 방법이 하기의 수학식 4 내지 수학식 7에서 설명된다. 하기의 수학식 4 내지 수학식 7에서 jn은 제1종 구면 베셀 함수일 수 있고, hn은 제2종 구면 헨켈 함수일 수 있다. 또한, r s 는 반사 반경(Reflective radius)일 수 있다.
마이크로 폰 어레이(110)가 개구이고, 무지향성 마이크로 폰의 어레이인 경우 bn은 하기의 수학식 4에 기반하여 계산될 수 있다.
Figure 112014085577214-pat00005
마이크로 폰 어레이(110)가 개구이고, 단일 지향성 마이크로 폰의 어레이인 경우 bn은 하기의 수학식 5에 기반하여 계산될 수 있다.
Figure 112014085577214-pat00006
마이크로 폰 어레이(110)가 강체구이고, 무지향성 마이크로 폰의 어레이인 경우 bn은 하기의 수학식 6에 기반하여 계산될 수 있다.
Figure 112014085577214-pat00007
마이크로 폰 어레이(110)가 강체구이고, 단일 지향성 마이크로 폰의 어레이인 경우 b n 은 하기의 수학식 7에 기반하여 계산될 수 있다.
Figure 112014085577214-pat00008
본 발명의 일 실시예에 따르면, 평면파 분리(Plane wave decomposition)는 한 방향에서 입사된 음파를 구면 조화 함수의 차수에 따라 부여된 방향들로 나누는 것일 수 있다. 평면파(Plane wave)는 파면의 모양이 직선 또는 평면을 이루면서 진행하는 파동일 수 있고, 구면파(Spherical wave)는 원 또는 구면을 이루면서 퍼지는 파동일 수 있다. 일반적으로, 방사된 음원은 구면파의 형태를 갖지만, 구면파의 형태로 방사된 음원도 일정한 거리 이상으로 진행하면 평면파에 가까워질 수 있다. 근거리 음장은 음원이 평면파에 가까워지는 거리 이내의 영역일 수 있고, 원거리 음장은 음원이 평면파에 가까워지는 거리보다 더 먼 영역일 수 있다. 근거리 음장의 범위는 음원의 크기가 더 크거나, 음원의 주파수가 더 높을수록 더 넓어질 수 있다. 또한, 통상적으로, 근거리 음장은 음원으로부터 방사되는 최저 주파수 파장의 2배의 거리의 이내의 범위일 수 있다. 음원으로부터 충분히 먼 원거리 음장 내에서는 평면파가 입사할 수 있다. 도 8은 마이크로 폰 어레이(110)에 한 방향으로 입사된 평면파가 각 방향으로 분리되는 상황을 도시한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 평면파 분리는 하기의 수학식 8에 의해 표현될 수 있다.
Figure 112014085577214-pat00009
여기에서, Y는 스펙트럼 고속 푸리에 변환 데이터(Spectral Fast Fourier Transform data)를 나타낼 수 있다. N은 최대 분리 차수일 수 있다. Yn m은 구면 조화 함수일 수 있다. θL은 복수의 방향들 중 각 방향의 고각일 수 있다.
Figure 112014085577214-pat00010
은 복수의 방향들 중 각 방향의 방위각일 수 있다. L은 어레이가 향하는 방향(Array look direction)에서, 어레이가 향하는 방향을 나타낼 수 있다. Pnm은 공간 푸리에 계수일 수 있다. dn은 방사형 필터 계수일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 평면파는 2차원 정보만을 나타내기 때문에, 평면파를 구면에 대한 정보로 나타내기 위해서는 상기와 같은 평면파 분리의 기술이 요구될 수 있다.
(vi) 다음으로, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 적응성 빔형성부(134)는 방향성이 구분된 음향 신호에 대해 적응형 빔형성 기술을 적용할 수 있다(S234).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마이크로 폰에 의해 캡처되는 음이 평면파의 형태로서 캡처될 때, 간섭 및 비상관성 소음으로 인해 마이크로 폰 어레이(110)에 의해 캡처된 음향 신호는 원래의 음향 신호에 비해 왜곡된 신호일 수 있다. 적응형 빔형성 기술은 마이크로 폰 어레이(110)에 의해 음향 신호가 캡처될 때 발생하는 음향 신호의 왜곡을 감소(또는, 최소화)시킴으로써 음향 신호의 소정의 요구되는 방향에서의 감도를 증가(또는, 최대화)시킬 수 있다. 하기에서 도 9를 참조하여 특정한 방향으로 마이크로 폰 어레이(110)에 도달한 평면파에 대한 원래의 음향 신호 및 간섭 신호가 설명된다. 또한, 하기에서 도 10을 참조하여 원래의 음향 신호 및 간섭 신호의 특성이 설명된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 적응적 빔형성부(134)는 최소 분산 비왜곡 응답을 사용하여 원래의 음향 신호가 입사하는 방향을 검출할 수 있다. 또한, 적응적 빔형성부(134)는 최소 분산 비왜곡 응답을 사용하여 이동하는 음향 신호의 음원에 대하여 방향성을 동기화할 수 있다. 적응적 빔형성부(134)는 이동하는 음향 신호의 음원에 대하여 방향성을 동기화함으로써 빔 패턴을 조정할 수 있고, 빔 패턴의 조정을 통해 원래의 음향 신호가 입사하는 방향을 보다 정확하게 검출할 수 있다. 적응적 빔형성부(134)는 마이크로 폰 어레이(110)에 의해 캡처된 음향 신호에서, 입사하는 방향의 신호에 대해서는 이득을 최대화할 수 있고, 다른 방향의 신호에 대해서는 출력을 최소화할 수 있다.
기존의 시간 지연 빔형성(Time delay beamforming) 기술이 사용될 경우, 일단 음향 신호의 입사 방향이 정해지면, 빔 패턴의 특성이 고정되고, 이후에는 고정된 빔 패턴의 특성은 물리적으로 재조정될 수 없다. 또한, 시간 지연 빔형성은 간섭 신호의 영향을 받기 때문에, 방향성에 대한 미세한 구별 및 초점의 형성이 어렵다는 문제를 갖는다. 반면, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 최소 분산 비왜곡 응답은 음향 신호의 입사 방향이 변경되더라도, 음향 신호에 대한 추적을 통해 음향 신호의 음원의 위치을 다시 파악할 수 있다. 또한, 최소 분산 비왜곡 응답은 음원의 도달 방향으로 가중치 벡터를 적용함으로써 간섭 및 왜곡을 감소시킬 수 있고, 원하는 방향에서의 음향 신호를 캡처할 수 있다. 예를 들면, 최소 분산 비왜곡 응답은 소음이 큰 환경에서 사람의 목소리와 같은 특정한 음향을 집중적으로 캡처할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 비왜곡 응답은 음상을 정확하게 정위함에 있어서 효과적일 수 있으며, 동적 음원에 대한 대응을 가능하게 할 수 있다.
전술된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 임펄스 생성부(170)는 캡처된 음향 신호에 대한 주파수 축 변환, 구면 조화 분석, 공간 분할, 방향성 구분 및 적응적 빔형성을 적용하여 동적 방향성 임펄스 응답을 생성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 동적 방향성 임펄스 응답은 복수의 임펄스 응답들을 포함할 수 있으며, 복수의 임펄스 응답들의 고각들 및 방위각들은 서로 상이할 수 있다. 또한, 복수의 임펄스 응답들의 특성은 위치에 따라 서로 상이할 수 있다. 복수의 임펄스 응답들의 예가 하기의 도 11에서 도시된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 동적 방향성 임펄스 응답은 두 가지의 방향으로 활용될 수 있다. 첫 번째로, 방향성 신호의 분석을 통해 공간의 특성이 파악될 수 있기 때문에, 생성된 동적 방향성 임펄스 응답은 실내 음향 및 건축 음향 분야에서의 분석 방법으로서 활용될 수 있다. 두 번째로, 실제 음장을 재현함에 있어서, 동적 방향성 임펄스 응답을 빔형성 기술을 통하여 채널 수에 맞는 지향성 패턴으로 변경된 음향 신호를 재생성할 수 있고, 재생성을 통해 입체 음향이 구현될 수 있다. 구현된 입체 음향은 음향이 재생되는 환경에 따라 변화할 수 있기 때문에, 요구되는 방식에 따른 방향성이 선택될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 폰 어레이가 음향 신호를 수음하는 과정을 도시한다.
도 3에서는 구의 형태의 마이크로 폰 어레이(110)가 도시되었다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 음향 신호의 음원(310)은 실내에 위치할 수 있다. 실내 공간(320)의 공간 특성에 따라, 음원(310)에 대한 실내 임펄스 응답 신호들이 생성될 수 있다. 예를 들면, 실내 공간(320)의 공간 특성은 실내 공간의 용적 및 실내 공간의 흡음 계수 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 실내 임펄스 응답 신호들은 마이크로 폰 어레이(110)의 복수의 마이크로 폰에 의해 각각 캡처될 수 있다. 말하자면, 실내 임펄스 응답 신호들은 복수의 채널들의 음향 신호로서 캡처될 수 있다. 도 3에서는, 어느 하나의 채널로의 수음 경로들(311 및 312)이 도시되었다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 구면 좌표계에 따른 채널의 위치를 설명한다.
도 4에서 도시된 것과 같이, 본 발명의 일 실시예에 따르면, r은 마이크로 폰 어레이(110)의 중심부로부터 채널의 위치까지의 거리(또는, 구형의 마이크로 폰 어레이(110)의 반경)를 나타낼 수 있다. r,θ 및
Figure 112014085577214-pat00011
는 해당 채널의 위치를 나타낼 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호를 시간축으로 나타내는 그래프 및 음향 신호를 주파수축으로 나타내는 그래프를 도시한다.
도 5의 상단에는 시간축의 신호인 음향 신호를 나타내는 시간축 그래프가 도시되었다. 시간축 그래프의 x축은 초(s) 단위의 시간 t를 나타낼 수 있고, y축은 F(t)의 값을 나타낼 수 있다.
도 5의 하단에는, 주파수축의 신호로 변환된 음향 신호를 나타내는 주파수축 그래프가 도시되었다. 주파수축 그래프의 x축은 헤르츠(Hz) 단위의 주파수 v를 나타낼 수 있고, y축은 F(v)의 값을 나타낼 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차수 별 구면 조화 함수의 형태를 도시한다.
도 6에서, x축은 m의 값, y축은 n의 값을 나타낸다. 도 6에서는, n의 값이 0부터 5까지이고, n의 값에 따라, m의 값이 -n부터 n까지일 경우의 구면 조화 함수가 도시되었다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 구형의 마이크로 폰 어레이의 반경과 음이 출력되는 위치 및 청취자 간의 거리를 도시한다.
도 7에서, rd는 구형의 마이크로 폰 어레이(110)의 캡처 반경을 나타낼 수 있고, rs는 구형의 마이크로 폰 어레이(110)의 반사 반경을 나타낼 수 있다. d는 음이 출력되는 위치(710) 및 청취자(720) 간의 거리를 나타낸다. 음이 출력되는 위치(710)는 스피커 등과 같은 재생 시스템에 의해 동적 방향성 임펄스 응답이 출력되는 위치일 수 있다. 도 7에서 도시된 것과 같이 일반적으로 r의 값에 비해 d의 값이 더 클 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 입사된 평면파가 각 방향으로 분리되는 상황을 도시한다.
도 8의 좌측에는, 마이크로 폰 어레이(110)에 한 방향으로 입사되는 음파(810)가 도시되었고, 도 8의 우측에는, 각 방향으로 분리된 음파(820)가 도시되었다. 말하자면, 도 8의 좌측의 그림은 평면파의 입사를 나타내고, 도 8의 우측의 그림은 평면파의 분리를 나타낸다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 특정한 방향으로 마이크로 폰 어레이에 도달한 평면파, 원래의 음향 신호 및 간섭 신호를 도시한다.
도 9에서는, 마이크로 폰 어레이(110)에 도달한 평면파(910)가 도시되었고, 원래의 음향 신호(920) 및 간섭 신호(930)가 도시되었다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 원래의 음향 신호 및 간섭 신호의 특성을 설명한다.
도 10의 그래프에서, x축은 시간을 나타내고, y축은 진폭을 나타낸다. 도 10에서, 우선 원래의 음향 신호(1010)가 캡처되고, 시간의 흐름에 따라 원래의 음향 신호의 주변에서 발생한 대한 간섭 신호(1020)가 수신될 수 있다. 여기에서, 원래의 음향 신호(1010) 및 간섭 신호(1020)는 각각 도 9에서 도시된 원래의 음향 신호(920) 및 간섭 신호(930)에 대응할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 마이크로 폰 어레이(110)가 구의 형태를 갖는다면, 원래의 음항 신호(1010)로부터 마이크로 폰 어레이(110)까지의 거리 및 간섭 신호(1020)로부터 마이크로 폰 어레이(110)까지의 거리는 서로 상이할 수 있다. 거리의 차이로 인해, 간섭 신호(1020)는 원래의 음향 신호(1010)에 비해 상대적으로 더 늦게 마이크로 폰 어레이(110)에 도달할 수 있으며, 간섭 신호(1020)의 진폭은 원래의 음향 신호(1010)의 진폭에 비해 더 작을 수 있고, 간섭 신호(1020)의 노이즈는 원래의 음향 신호(1010)의 노이즈에 비해 더 작을 수 있다. 따라서, 적응성 빔형성부(134)는 수신된 음향 신호의 진폭 및 노이즈에 따른 최소 분신 비왜곡 응답을 사용할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 복수의 임펄스 응답들을 도시한다.
도 11에서, 고각 및 방위각에 따른 3개의 임펄스 응답의 그래프들이 도시되었다. 각 그래프에서, x축은 시간을 나타낼 수 있고, y축은 진폭을 나타낼 수 있다. 도 11에서 도시된 것과 같이 각 임펄스 응답의 고각 및 방위각은 서로 상이할 수 있으며, 임펄스 응답의 위치에 따라 임펄스 응답의 특성이 서로 상이할 수 있다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예들은 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령어를 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 상기 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
100: 음향 장치
110: 마이크로 폰 어레이
120: 공간 음향 특성 정량화부
130: 임펄스 생성부
131: 주파수축 변환부
132: 공간 분할부
133: 방향성 구분부
134: 적응적 빔형성부

Claims (19)

  1. 음향 장치가 동적 방향성 임펄스 응답을 생성하기 위한 방법으로서,
    (a) 상기 음향 장치의 구형의 마이크로 폰 어레이가, 복수의 방향들에서의 음향 신호를 캡처하는 단계; 및
    (b) 상기 음향 장치가, 상기 음향 신호에 대한 구면 조화 분석을 사용하여 상기 음향 신호의 방향성 정보를 변환함으로써 동적 방향성 임펄스 응답을 생성하는 단계
    를 포함하되,
    상기 (b) 단계는,
    (b1) 상기 음향 장치가, 상기 음향 신호에 대한 구면 조화 분석을 통해 상기 음향 신호의 공간적인 분할을 수행하는 단계
    를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 (a) 단계는,
    (a1) 상기 음향 장치가, 상기 음향 신호의 공간 음향 특성을 정량화하는 단계
    를 포함하는 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서,
    상기 음향 장치는 상기 동적 방향성 임펄스 응답을 생성함에 있어서 최소 분산 비왜곡 응답을 사용하여 이동하는 상기 음향 신호의 음원에 대한 방향성을 동기화하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    상기 (b1) 단계의 이후에 수행되는,
    (b2) 상기 음향 장치가, 평면파 분리를 사용하여 공간적으로 분할된 상기 음향 신호의 방향성을 구분하는 단계
    를 더 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 (b2) 단계에서,
    상기 음향 장치는, 상기 구형의 마이크로 폰 어레이의 반경과 음향이 출력되는 위치 및 상기 음향의 청취자 간의 거리 간의 차이에 기인하는 음향의 차이를 보정하기 위한 방사형 필터 계수를 사용하여 상기 음향 신호의 방향성을 구분하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 방사형 필터 계수는 상기 구형의 마이크로 폰 어레이의 구의 형태 및 상기 구형의 마이크로 폰 어레이의 마이크로 폰의 타입 중 적어도 하나에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 (b) 단계는,
    상기 (b2)단계의 이후에 수행되는,
    (b3) 상기 음향 장치가, 방향성이 구분된 상기 음향 신호에 적응형 빔형성 기술을 적용하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 적응형 빔형성 기술은 상기 마이크로 폰 어레이에 의해 상기 음향 신호가 캡처될 때 발생하는 상기 음향 신호의 왜곡을 감소시킴으로써 상기 음향 신호의 소정의 방향에서의 감도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 음향 장치가 동적 방향성 임펄스 응답을 생성하기 위한 방법으로서,
    (a) 상기 음향 장치의 구형의 마이크로 폰 어레이가, 복수의 방향들에서의 음향 신호를 캡처하는 단계; 및
    (b) 상기 음향 장치가, 상기 음향 신호에 대한 구면 조화 분석을 사용하여 상기 음향 신호의 방향성 정보를 변환함으로써 동적 방향성 임펄스 응답을 생성하는 단계
    를 포함하되,
    상기 동적 방향성 임펄스 응답은 고각 및 방위각이 서로 상이한 복수의 임펄스 응답들을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항 내지 제3항 및 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
  11. 동적 방향성 임펄스 응답을 생성하기 위한 음향 장치로서,
    복수의 방향들에서의 음향 신호를 캡처하는 구형 마이크로 폰 어레이; 및
    상기 음향 신호에 대한 구면 조화 분석을 사용하여 상기 음향 신호의 방향성 정보를 변환함으로써 동적 방향성 임펄스 응답을 생성하는 임펄스 생성부
    를 포함하되,
    상기 임펄스 생성부는,
    상기 음향 신호에 대한 구면 조화 분석을 통해 상기 음향 신호의 공간적인 분할을 수행하는 공간 분할부
    를 포함하는 음향 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 음향 신호의 공간 음향 특성을 정량화하는 공간 음향 특성 정량화부
    를 더 포함하는 음향 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 임펄스 생성부는,
    최소 분산 비왜곡 응답을 사용하여 이동하는 상기 음향 신호의 음원에 대하여 방향성을 동기화하는 적응적 빔형성부
    를 포함하는 음향 장치.
  14. 삭제
  15. 제11항에 있어서,
    상기 임펄스 생성부는,
    평면파 분리를 사용하여 공간적으로 분할된 상기 음향 신호의 방향성을 구분하는 방향성 구분부
    를 더 포함하는 음향 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 방향성 구분부는 상기 구형의 마이크로 폰 어레이의 반경과 음향이 출력되는 위치 및 상기 음향의 청취자 간의 거리 간의 차이에 기인하는 음향의 차이를 보정하기 위한 방사형 필터 계수를 사용하여 상기 음향 신호의 방향성을 구분하는 것을 특징으로 하는 음향 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 방사형 필터 계수는 상기 구형의 마이크로 폰 어레이의 구의 형태 및 상기 구형의 마이크로 폰 어레이의 마이크로 폰의 타입 중 적어도 하나에 따라 결정되는 것을 특징으로 하는 음향 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 임펄스 생성부는,
    방향성이 구분된 상기 음향 신호에 적응형 빔형성 기술을 적용하는 적응형 빔형성부
    를 더 포함하고,
    상기 적응형 빔형성 기술은 상기 마이크로 폰 어레이에 의해 상기 음향 신호가 캡처될 때 발생하는 상기 음향 신호의 왜곡을 감소시킴으로써 상기 음향 신호의 소정의 방향에서의 감도를 증가시키는 것을 특징으로 하는 음향 장치.
  19. 동적 방향성 임펄스 응답을 생성하기 위한 음향 장치로서,
    복수의 방향들에서의 음향 신호를 캡처하는 구형 마이크로 폰 어레이; 및
    상기 음향 신호에 대한 구면 조화 분석을 사용하여 상기 음향 신호의 방향성 정보를 변환함으로써 동적 방향성 임펄스 응답을 생성하는 임펄스 생성부
    를 포함하되,
    상기 동적 방향성 임펄스 응답은 고각 및 방위각이 서로 상이한 복수의 임펄스 응답들을 포함하는 것을 특징으로 하는 음향 장치.
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