KR20000037594A - 3차원 공간 상의 가상음원의 임의 위치 및 이동 정보에 따른음상정위 방법 - Google Patents
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Abstract
1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
본 발명은 PC 환경에서 임의의 모노 오디오 신호를 가상음원의 공간 정보에 대응하는 입체음향 오디오 신호로 가공하는 음상정위 방법에 관한 것이다.
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제
본 발명은 사용자가 임의의 모노 오디오 파일을 입력하여 사용자가 지정하는 3차원 공간 상의 일정 위치에 있는 가상음원 또는 임의의 궤적을 따라 움직이는 가상음원의 입체음향 오디오 파일로 가공하는 환경을 제공하는데 그 목적이 있다.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은 사용자가 임의의 모노 오디오 파일을 디스크로부터 로딩하는 제 1 단계; 사용자가 3차원 공간 상의 가상음원의 위치 및 이동 궤적을 입력하도록 하는 제 2 단계; 사용자가 입력한 가상음원의 공간정보에 대응하는 방향감 및 거리감을 갖도록 입체음향 처리를 수행하는 제 3 단계; 입체음향 처리된 결과를 2채널 오디오 신호로서 온라인 재생하거나 새로운 오디오 파일로서 디스크에 저장하도록 하는 제 4 단계를 포함한다.
본 발명의 중용한 용도로서는 게임 개발자 및 멀티미디어 컨텐트 제작자를 위한 입체음향 효과 생성 도구로 활용된다.
Description
본 발명은 일정한 길이의 오디오 신호를 사용자가 지정하는 가상음원의 위치 및 이동 정보에 따라 입체음화 된 오디오 신호로 가공하는 3차원 공간 상의 가상음원의 임의 위치 및 이동 정보에 따른 음상정위 방법에 관한 것이다.
즉, 본 발명은 임의의 모노 오디오 신호 파일을 입력받아서 이를 입체음향 기술을 통해 처리하여 3차원 공간상에서 청취자에 대해 일정한 방향과 거리에 위치하는 가상음원, 또는 청취자에 대해 일정한 궤적을 따라 이동하는 가상음원에 대응하여 입체음화된 오디오 신호 파일로 가공하는 음상정위 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 임의의 모노 오디오 신호에 대해서 머리전달함수(HRTF)를 사용한 바이노럴(Binaural) 필터링을 통한 방향감 부여 및 이득(Gain) 조절을 통한 거리감 제어에 의해 청취자에 대해 공간 상의 일정 위치에 있거나 일정한 궤적을 따라 움직이는 입체 음상을 생성하는 2채널 음상정위 방법에 관한 것이다.
최근 게임 제작 및 멀티미디어 콘텐트 제작에 있어서 입체음향 효과에 대한 수요는 크게 증가하고 있는데, 제작자들은 입체음향 효과를 미리 제작된 음향 라이브러리로부터 가져와 삽입하거나 본 발명에서와 같이 본격적인 입체 음상정위 기술을 적용하지 않은 단순화된 입체음향 처리에 의한 효과를 사용하는 정도에 머물고 있다.
또한, 종래의 상용화된 음상정위 방법들은 다채널 음성통신, 가상현실 음향 환경 등과 같은 특정한 응용 분야를 위한 신호처리 전용 하드웨어를 부가적으로 사용한 실시간 음상정위 방법이나, 시각장애자들을 위한 청각 디스플레이 시스템 등에 사용되는 단순한 음원에 대한 음상정위 방법들로서, 사용자가 임의의 오디오 파일을 원하는 입체음향으로 용이하게 가공하는 입체음향 처리 환경과는 부합되지 않는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 일반적인 PC 환경에서 순수 소프트웨어 구현에 의하여 임의의 모노 오디오 파일을 방향성 및 거리감을 가진 3차원 입체음향으로 일반적이고 효과적으로 가공하는 3차원 공간 상의 가상음원의 임의 위치 및 이동 정보에 따른 음상정위 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 사용자가 저장된 임의의 모노 오디오 파일을 선택하여 로딩하는 제 1 단계; 사용자가 3차원 공간 상의 가상음원의 위치나 가상음원의 이동 경로인 직선 또는 궤적을 임의로 입력하도록 하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계에서 사용자가 입력한 가상음원의 공간정보에 대응하는 방향감 및 거리감을 갖도록 상기 제 1 단계에서 로딩된 오디오 파일에 대해 입체음향 처리를 수행하는 제 3 단계; 상기 제 3 단계에서 처리된 결과를 새로운 2채널 오디오 신호 파일로서 출력하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 사용자가 임의의 모노 오디오 파일을 디스크로부터 로딩하는 제 1 단계; 상기 제 1 단계 이후, 사용자가 3차원 공간 상의 가상음원의 위치 및 이동 궤적을 입력하도록 하는 제 2 단계; 상기 제 2 단계에서 사용자가 입력한 가상음원의 공간정보에 대응하는 방향감 및 거리감을 갖도록 입체음향 처리를 수행하는 제 3 단계; 및 상기 제 3 단계에서 입체음향 처리된 결과를 2채널 오디오 신호로서 온라인 재생하거나, 새로운 오디오 파일로서 디스크에 저장하도록 하는 제 4 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체인 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 음상정위 방법의 일실시예 전체 동작 흐름도.
도 2a는 본 발명에 따른 음상정위 방법의 임의의 선분 위를 직선 이동하는 가상음원 생성을 위한 처리 개요도.
도 2b는 본 발명에 따른 음상정위 방법의 임의의 궤적을 따라 이동하는 가상음원 생성을 위한 처리 개요도.
도 3은 본 발명에 따른 음상정위 방법의 궤적 이동 가상음원에 대한 입체음향 처리의 일실시예 전체 동작 흐름도.
도 4 는 본 발명에 따른 음상정위 방법의 3차원 공간 상의 가상음원 생성을 위한 입체음향 처리의 일실시예 세부 동작 흐름도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 일실시예를 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명에 따른 3차원 공간 상의 가상음원의 임의 위치 및 이동 정보에 따른 음상정위 방법의 일실시예 전체 흐름도이다.
본 발명은 일반적인 PC 환경에서 임의의 모노 오디오 파일을 방향성 및 거리감을 가진 3차원 입체음향으로 효과적으로 가공하도록 하는 음상정위 방법으로서, 크게는 저장된 오디오 파일의 로딩 단계와, 가상음원의 위치 및 이동에 대한 공간정보 입력 단계, 그리고 입력된 음향 데이터와 가상음원의 공간정보를 받아서 이에 대응하는 입체음향 처리를 수행하는 단계로 이루어진다.
먼저, 사용자는 디스크에 저장된 오디오 신호 파일들 가운데 처리할 모노 오디오 파일을 로딩한다(11).
이후, 사용자는 파일로부터 입력된 음향 데이터에 대해 3차원 공간 상의 가상음원의 위치나 선분, 또는 궤적에 대한 공간 정보를 입력하여 입체음향 처리할 방식을 지정한다(12).
만약, 사용자가 일정한 위치에 정지해 있는 가상음원을 지정했다면, 입력된 3차원 공간 상의 가상음원의 위치에 대응하는 일정한 방향성 및 거리감을 갖도록 하는 정적 입체음향 처리를 수행하며(13), 만약 사용자가 일정한 선분을 따라 직선 운동하는 가상음원을 지정했다면, 입력된 3차원 공간 상의 선분의 시작점과 끝점 사이의 직선 운동에 대응하여 음향의 방향성 및 거리감이 변하도록 하는 동적 입체음향 처리를 수행하며(14), 만약 사용자가 일정한 궤적을 따라 운동하는 가상음원을 지정했다면, 입력된 3차원 공간 상의 궤적을 따라 음향의 방향성 및 거리감이 변하도록 하는 동적 입체음향 처리를 수행한다(15).
이후, 사용자는 상기 입체음향 처리를 통해 얻어지는 음상정위 결과 신호에 대하여 온라인으로 재생하여 들어보거나(16,17), 음상정위 결과를 2채널 음향 데이터로서 출력한다(18).
이후, 사용자는 입력된 음향 데이터에 대해서 다른 가상음원의 위치 및 이동정보를 다시 입력하여(12) 이에 따른 입체음향 처리를 계속할 수 있다.
도 2a 는 본 발명에 따른 음상정위 방법의 입체음향 처리에 있어, 임의의 선분 위를 직선 이동하는 가상음원의 생성을 위한 처리를 도해한다. 사용자가 입력한 선분의 이동 시작점과 종료점 사이를 N개의 세그먼트로 나누어 각 세그먼트의 끝점에 가상음원이 위치할 때 청취자의 좌우측 두 귀에 대한 방위각, 고도각 및 거리를 산정한다. 그리고 입력된 음향 데이터에 대하여 산정된 방위각과 고도각에 대응하는 머리전달함수(HRTF)의 필터링 및 거리감 조절 과정을 통해 입체음향 처리를 수행한다. 이때, 입력된 음향 데이터의 시작 부분은 가상음원의 이동 시작점에 매핑되고 음향 데이터의 마지막 부분은 가상음원의 이동 종료점에 매핑되도록 한다.
도 2b 는 본 발명에 따른 음상정위 방법의 입체음향 처리에 있어, 임의의 궤적을 따라 이동하는 가상음원의 생성을 위한 처리를 도해한다. 본 발명에 따른 음상정위 방법에서는 궤적 상의 가상음원의 이동을 도 2a에서의 선분 상의 음원 이동 경우의 확장으로서 구현한다. 즉, 궤적을 구성하는 좌표열에서 인접한 두 점 간의 음원 이동을 그 두 점을 시작점과 종료점으로 하는 선분 이동으로 구현하고 이를 다음 인접한 두 점에 대해서 계속적으로 연장함으로써 궤적의 시작점과 끝점 간의 이동을 구현한다. 이때, 입력된 음향 데이터의 시작 부분은 궤적의 시작점에 매핑되고 음향 데이터의 마지막 부분은 궤적의 끝점에 매핑되도록 한다.
도 3 은 본 발명에 따른 음상정위 방법의 궤적 이동 가상음원에 대한 입체음향 처리의 일실시예 전체 동작 흐름도이다.
먼저, 처리할 음향 데이터와 3차원 공간 상의 좌표열로서 구성되는 가상음원의 이동 궤적을 입력받는다(31).
이후, 궤적 상의 인접한 두 점 간의 각 선분(Line I)에 대해서(32) 선분과 매핑되는 음향 데이터의 분할을 수행하며, 이때 음향 데이터는 전체 음향 데이터의 길이/(좌표 갯수-1) 의 길이 만큼씩 분할한다(33).
이후, 도 2b에서와 같이 선분(Line I)에 대한 세그먼트 분할(34)과 함께 상기 선분(Line I)과 매핑되도록 분할된 음향 데이터(33)에 대한 입체음향 처리를 수행하여 선분(Line I) 상을 이동하는 가상음원을 생성한다(35).
이후, 입체음향 처리된(35) 음향 데이터 샘플을 버퍼 큐에 저장시킨다(36).
이후, 선분(Line I)이 궤적 상의 마지막 선분인가를 검사하여(37), 만약 선분(Line I)이 마지막 선분이라면 버퍼의 모든 데이터 샘플을 입체음향 처리된 최종 데이터로서 출력하고(38), 만약 선분(Line I)이 마지막 선분이 아니라면 다음 인접한 선분(Line I=I+1)에 대해(39) 상기 선분(Line I)에 대한 처리(33,34,35,36)와 같은 입체음향 처리를 계속 수행한다.
도 4는 본 발명에 따른 음상정위 방법의 3차원 공간 상의 가상음원 생성을 위한 입체음향 처리의 일실시예 세부 동작 흐름도이다. 한 개 선분 위를 이동하는 가상음원 생성 경우의 입체음향 처리 과정을 도해하는데, 일정 위치에 정지해 있는 가상음원 생성의 경우도, 도 4 에서 선분의 시작점과 끝점이 같은 경우에 대한 입체음향 처리로서 포함하여 설명될 수 있다.
먼저, 처리할 선분의 시작점과 끝점의 좌표를 받는다(401). 이후, 입력된 선분을 일정 개수의 세그먼트로 분할하여(402) 분할된 초기 세그먼트에 대하여(403), 세그먼트의 끝점에 가상음원이 위치할 때 청취자의 좌우측 두 귀에 대한 방위각, 고도각 및 거리를 산정한다(404). 이후, 산정된 방위각 및 고도각에 대응하는 좌우측 머리전달함수(HRTF)의 쌍을 매핑하여 그 인덱스를 얻는다(405).
이후, 좌우측 각 채널에 대해 매핑된 좌우측 머리전달함수(HRTF)를 입력된 모노 음향 데이터와 바이노럴 필터링 또는 컨볼루션 한다(406,408). 이후, 청취자로부터의 거리에 따른 이득(Gain) 조절을 통한 거리감 제어 과정(407,409)을 거친다. 이후, 상기 처리 과정을 마지막 세그먼트가 처리될 때까지 반복하며(412) 궤적의 마지막 세그먼트에 대한 처리를 마치면(410) 입체음향 처리 결과의 음향 데이터 샘플을 출력하게 된다(411).
이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함으로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니다.
상술한 바와 같은 본 발명은 보통의 PC 환경에서 임의의 오디오 파일을 사용자가 원하는 대로 지정하는 방향감 및 거리감을 갖는 정지 음상 및 이동 음상의 오디오 파일로 융통성 있고 용이하게 가공할 수 있게 하는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 오디오 파일의 처리에 있어 부가적인 하드웨어의 사용 없이 순수 소프트웨어로써 본격적인 2채널 입체 음상정위를 구현하도록 함으로써 3-D 게임 개발, 멀티미디어 컨텐트 제작 등에 있어서 저비용으로 고품질의 입체음향 효과 생성을 가능케 하는 효과가 있다.
Claims (6)
- 사용자가 임의의 모노 오디오 파일을 디스크로부터 로딩하는 제 1 단계;상기 제 1 단계 이후, 사용자가 3차원 공간 상의 가상음원의 위치 및 이동 궤적을 입력하도록 하는 제 2 단계;상기 제 2 단계에서 사용자가 입력한 가상음원의 공간정보에 대응하는 방향감 및 거리감을 갖도록 입체음향 처리를 수행하는 제 3 단계; 및상기 제 3 단계에서 입체음향 처리된 결과를 2채널 오디오 신호로서 온라인 재생하거나, 새로운 오디오 파일로서 디스크에 저장하도록 하는 제 4 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 공간 상의 가상음원의 임의 위치 및 이동 정보에 따른 음상정위 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 3 단계는,상기 제 2 단계에서 사용자가 청취자 주위의 일정한 위치에 정지해 있는 가상음원 생성을 선택했을 경우에, 3차원 공간 상의 입력된 위치에 대응하는 바이노럴(Binaural) 필터링 및 거리감 제어 과정을 통하여 일정 위치에 있는 가상음원의 입체음향 신호로 처리하는 제 5 단계;상기 제 2 단계에서 사용자가 일정한 선분을 따라 직선 운동하는 가상음원을 지정했다면, 입력된 3차원 공간 상의 선분의 시작점과 끝점 사이의 각 위치에 대응하여 음향의 방향성 및 거리감이 변하도록 하는 동적 입체음향 처리 과정을 통하여 사용자가 입력한 선분 상을 움직이는 가상음원의 입체음향 신호로 처리하는 제 6 단계; 및상기 제 2 단계에서 사용자가 임의의 궤적을 따라 이동하는 가상음원 생성을 선택했을 경우에, 입력된 3차원 공간의 궤적 상의 각 위치에 따라 음향의 방향성 및 거리감이 변하도록 하는 동적 입체음향 처리 과정을 통하여 사용자가 입력한 궤적 상을 움직이는 가상음원의 입체음향 신호로 처리하는 제 7 단계를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 공간 상의 가상음원의 임의 위치 및 이동 정보에 따른 음상정위 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 5 단계는,사용자가 입력한 청취자 주위의 위치에 따라 방향성 및 거리감을 갖도록 처리된 입체음향 신호를 온라인으로 재생해 주는 제 8 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 공간 상의 가상음원의 임의 위치 및 이동 정보에 따른 음상정위 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 6 단계는,사용자가 입력한 청취자 주위의 선분 상의 각 위치에 따라서 방향성 및 거리감이 변하도록 동적 입체음향 처리된 음향 신호를 온라인으로 재생해 주는 제 9 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 공간 상의 가상음원의 임의 위치 및 이동 정보에 따른 음상정위 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 제 7 단계는,사용자가 입력한 청취자 주위의 궤적 상의 각 위치에 따라 방향성 및 거리감이 변하도록 동적 입체음향 처리된 음향 신호를 온라인으로 재생해 주는 제 10 단계를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 공간 상의 가상음원의 임의 위치 및 이동 정보에 따른 음상정위 방법.
- 사용자가 임의의 모노 오디오 파일을 디스크로부터 로딩하는 제 1 단계;상기 제 1 단계 이후, 사용자가 3차원 공간 상의 가상음원의 위치 및 이동 궤적을 입력하도록 하는 제 2 단계;상기 제 2 단계에서 사용자가 입력한 가상음원의 공간정보에 대응하는 방향감 및 거리감을 갖도록 입체음향 처리를 수행하는 제 3 단계; 및상기 제 3 단계에서 입체음향 처리된 결과를 2채널 오디오 신호로서 온라인 재생하거나, 새로운 오디오 파일로서 디스크에 저장하도록 하는 제 4 단계를 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체.
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|---|---|---|---|
| KR1019980052221A KR20000037594A (ko) | 1998-12-01 | 1998-12-01 | 3차원 공간 상의 가상음원의 임의 위치 및 이동 정보에 따른음상정위 방법 |
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Publications (1)
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|---|---|
| KR20000037594A true KR20000037594A (ko) | 2000-07-05 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100532605B1 (ko) * | 2003-12-22 | 2005-12-01 | 한국전자통신연구원 | 이동통신 단말기의 가상 입체 음향 제공 장치 및 그 방법 |
| KR100608002B1 (ko) * | 2004-08-26 | 2006-08-02 | 삼성전자주식회사 | 가상 음향 재생 방법 및 그 장치 |
| KR100673288B1 (ko) * | 2004-06-14 | 2007-01-24 | (주)엑스파미디어 | 오디오 데이타 제공 시스템 및 그 오디오 데이타 제공방법 |
-
1998
- 1998-12-01 KR KR1019980052221A patent/KR20000037594A/ko not_active Application Discontinuation
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