KR20050088567A

KR20050088567A - 웨이브 테이블 기반의 미디 합성 방법

Info

Publication number: KR20050088567A
Application number: KR1020040013938A
Authority: KR
Inventors: 이재혁; 송정민; 박용철; 이준엽
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-03-02
Filing date: 2004-03-02
Publication date: 2005-09-07
Also published as: KR100694395B1; EP1571648A1; BRPI0500732A; CN1664917A; US7414187B2; US20050211076A1

Abstract

본 발명에 의한 웨이브 테이블 기반의 미디 합성 방법은, 웨이브 테이블 방식의 미디 합성 방법에 있어서,

상기 웨이브 테이블의 저장 공간을 줄이기 위해 웨이브 테이블에 저장된 각 악기 샘플을 압축하여 저장하고, 상기 압축된 악기 샘플이 필요할 때 상기 샘플에 대한 비트열을 디코딩하여 미디를 합성하는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하면, 웨이브 테이블에 저장된 악기 샘플 데이터를 압축하여 인코딩된 웨이브 테이블 구축하고, 미디 합성 시 특정 악기 샘플에 대한 요구가 있을 경우 상기 악기 샘플을 인코딩된 비트열에 대한 디코딩을 통해 얻어냄으로써, 한정된 저장 공간을 이용하면서 좋은 음질의 미디를 합성할 수 있는 장점이 있다.

Description

웨이브 테이블 기반의 미디 합성 방법{MIDI synthesis method of wave table base}

본 발명은 웨이브 테이블(wave table) 기반의 미디 합성 방법에 관한 것으로, 특히 웨이브 테이블의 악기 샘플을 압축 저장하여, 종래의 많은 저장 공간을 필요로 하는 웨이브 테이블 방식의 미디 합성 방법을 극복하는 웨이브 테이블 기반의 미디 합성 방법에 관한 것이다.

미디(MIDI : Musical Instrument Digital Interface)는 전자 악기간의 디지털 신호를 주고받기 위하여 각종 신호를 약속한 일정의 약속 언어를 말한다. 이는 음악 악기들의 디지털 접속을 통하여 악기와 악기, 악기와 컴퓨터 등 디지털 신호를 처리하는 음악 기구들의 입/출력에 있어서 호환성을 제공하는 하드웨어와 자료 구조에 관한 표준 사양인 것이다. 즉, 미디를 구비한 장치 간에는 호환성 있는 데이터가 만들어져서 서로 공유할 수 있게 된다.

상기 미디에는 소리를 내는 악기의 종류, 음 높이, 음 길이 등과 같은 기본적인 음악적인 정보 이외에도 그 악기의 소리가 어떻게 표현되어야 하는지에 대한 정보가 함께 포함되어 있다.

또한, 음악적인 정보를 바탕으로 멀티미디어 기기 상에서 실제 소리를 합성하는 방법으로는 크게 FM(Frequency Modulation) 방식과 웨이브 테이블(Wave table) 방식이 있다.

상기 FM 방식은 특정 악기가 나타내어야 하는 소리에 대한 주파수 정보를 악기마다 추출하여 소리를 합성할 때에 그 주파수에 대한 신호를 생성해 내는 방식이다.

그러나, 상기 FM 방식으로는 모든 소리를 표현하는데 한계가 있으며, 실제 소리와 많은 차이가 있다는 단점이 있다.

이러한 점을 극복하기 위해 실제 소리를 녹음하여 음원으로 사용하는 방식이 개발되었는데 이것이 웨이브 테이블 방식이다.

상기 웨이브 테이블 방식은 악기별로 실제 연주된 음의 샘플을 미리 얻어내어 저장하고, 미디 파일에 포함된 음악적 정보에 따라 저장된 악기 샘플을 처리하여 소리를 합성하는 방식이다.

이 때, 미디 파일에 포함된 음악적 정보에 따라 이를 처리하여 소리를 합성하는 것을 통상적으로 미디 합성이라 하며, 따라서, 상기 웨이브 테이블 내의 MIDI 파일에 포함된 음악적 정보에 따라 저장된 악기 샘플을 처리하여 소리를 합성하는 것은 웨이브 테이블 기반의 미디 합성이라 할 수 있는 것이다.

웨이브 테이블 방식으로 미디를 합성할 때에는 전술한 것과 같이 악기별로 실제로 연주된 음의 샘플을 이용하게 되는 것으로, 상기 샘플을 이용하여 미디 파일에 기술되어 있는 음악적 정보인 음 높이, 음 길이, 음 표현 등의 정보를 기반으로 음 높이를 변조하고, 음 길이를 변경하며, 음의 표현을 적용하여 소리를 생성한다.

또한, 웨이브 테이블에 악기 소리의 샘플을 획득하여 저장할 때에 부가적으로 샘플 소리 크기의 시간적인 변화, 주파수의 미세 변화 등의 발음 정보(articulation data)를 저장하며, 소리의 합성 시에 이와 같은 정보도 함께 반영하여 소리를 생성한다.

상기 웨이브 테이블 기반의 미디 합성에 사용하는 웨이브 테이블은 여러 합성 장치간의 호환성을 유지하기 위해 특정한 방식을 가지게 되는데, 일반적으로 사용되는 방식으로 Down Loadable Sound (DLS) 방식을 들 수 있다. 상기 DLS 방식의 웨이브 테이블 저장 포맷은 악기의 샘플 정보와 발음 정보(articulation data)를 어떠한 형태로 저장할 지를 규정한다. 특히 악기의 샘플은 오디오 데이터 저장 포맷인 WAVE 포맷으로 저장하도록 규정하고 있다.

이와 같은 종래의 웨이브 테이블 방식의 미디 합성 방법은 실제로 연주된 악기의 샘플을 필요로 하며, 실제로 연주된 악기의 샘플은 큰 저장 공간을 필요로 한다.

즉, 웨이브 테이블 방식은 소리를 합성 하는데 있어서는 FM 합성 방식에 비해 많은 연산량이 소모되지는 않으나, 큰 저장 공간을 필요로 하기 때문에 저장 공간이 작은 장치에서 미디 합성을 하기에 어려운 단점이 있다.

본 발명은 웨이브 테이블 방식으로 미디 합성 할 때 사용하는 웨이브 테이블에 저장된 악기 샘플 데이터를 압축하여 인코딩된 웨이브 테이블 구축하고, 미디 합성 시 특정 악기 샘플에 대한 요구가 있을 경우 상기 악기 샘플을 인코딩된 비트열에 대한 디코딩을 통해 얻어냄으로써, 한정된 저장 공간을 이용하면서 좋은 음질의 미디를 합성할 수 있는 웨이브 테이블 기반의 미디 합성 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 웨이브 테이블 기반의 미디 합성 방법은, 웨이브 테이블 방식의 미디 합성 방법에 있어서,

여기서, 상기 웨이브 테이블에 저장된 각 악기 샘플을 압축하여 저장하는 것은, 상기 웨이브 테이블에서 소정 악기의 샘플이 저장된 부분이 분리되어, 상기 소정 악기의 샘플 데이터가 추출되는 단계와; 상기 추출된 각 악기 샘플이 압축되는 단계와; 상기 압축된 각 악기의 오디오 샘플 코드 및 소정의 부가정보가 비트열 형태로 생성되는 단계와; 상기 생성된 비트열이 상기 웨이브 테이블에 최초의 악기 샘플 대신 저장되여 상기 웨이브 테이블이 인코딩된 웨이브 테이블로 변환되는 단계가 포함되어 구성됨을 특징으로 한다.

또한, 상기 소정의 부가 정보에는, 코딩 매개변수 또는 샘플의 길이 또는 압축방법에 대한 정보가 포함되며, 상기 각 악기 샘플이 압축되는 단계에 적용되는 압축 기법은, 인코딩의 높은 복잡도, 적은 데이터 레이트(data rate) 및 높은 음질을 얻기 위한 기법이 사용되는 것이 바람직 함을 특징으로 한다.

또한, 상기 샘플에 대한 비트열을 디코딩하여 미디를 합성하는 것은, 상기 인코딩된 각 악기 샘플이 포함되어 있는 부분을 분리해 내기 위해 웨이브 테이블을 해석(parsing)하고, 악기 샘플이 인코딩된 비트열을 분리해내는 단계와; 상기 분리해낸 비트열에서 소정의 부가 정보 및 인코딩된 샘플을 추출해내는 단계와; 상기 추출된 코딩 매개변수를 이용하여 인코딩된 샘플을 디코딩하는 단계와; 상기 디코딩된 악기 샘플을 이용하여 미디 합성을 수행하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예를 보다 상세히 설명하도록 한다.

본 발명에 의한 웨이브 테이블 기반의 미디 합성 방법은, 대용량의 저장 공간을 필요로 하는 종래의 웨이브 테이블 방식 미디 합성의 단점을 보완하기 위해서, 웨이브 테이블의 악기 샘플을 인코딩하여 저장하고, 특정 악기를 사용할 때에는 압축된 비트열을 디코딩하여 소리를 합성하는데 사용함을 그 특징으로 한다.

여기서, 상기 인코딩된 웨이브 테이블을 사용하는 본 발명에 의한 웨이브 테이블 기반의 미디 합성 방법은, 크게 인코딩된 웨이브 테이블을 생성하는 방법과, 이에 의해 생성된 인코딩된 악기 샘플을 디코딩하는 과정이 포함된 미디 합성 방법으로 나눌 수 있으며, 이하 도 1 내지 도 3을 통해 이를 각각 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 의한 웨이브 테이블 기반의 미디 합성 방법 중 인코딩된 웨이브 테이블 합성의 과정을 나타내는 순서도이다.

도 1을 참조하면, 먼저 종래의 웨이브 테이블로서 여러 가지 포맷으로 악기 샘플과 부가 정보가 구비된 웨이브 테이블(wave table)이 준비된다(st 10).

다음으로 상기 웨이브 테이블에서 특정 악기의 샘플이 저장된 부분을 분리해내는 샘플 분리의 과정이 수행되며, 이를 통해 상기 특정 악기 샘플의 데이터가 추출된다(st 11). 이는 상기 웨이브 테이블을 해석 즉, 파싱(parsing) 하는 과정에서 얻어지게 된다.

그 다음 샘플 인코딩 과정을 거치게 되는데, 상기 샘플 인코딩 과정에서는 오디오 압축기법을 사용하여 상기 추출된 각 악기 샘플이 압축된다(st 12).

이 때, 상기 웨이브 테이블에서 분리된 악기 샘플은 종래의 다양한 오디오 압축기법을 사용하여 인코딩 할 수 있는데, 특히 악기 샘플별로 그 샘플의 특성에 알맞은 인코딩 방법을 선별적으로 사용한다.

또한, 상기 샘플 인코딩 과정은 실시간 처리의 요구 사항이 없으므로, 인코딩의 복잡도는 크지만, 적은 데이터 레이트(data rate)와 함께 높은 음질을 얻기 위한 기법을 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같은 샘플 인코딩을 거치게 되면, 상기 각 악기에 대한 압축된 오디오 샘플 코드와 함께 여러 가지 코딩 매개변수 등의 부가정보를 비트열의 형태로 생성된다(st 13).

즉, 이는 상기 샘플을 인코딩 할 때 필요한 여러 가지 부가 정보와 함께 인코딩된 샘플 비트열을 저장하는 과정이다.

도 2는 인코딩된 샘플 코드가 포함된 인코딩된 샘플 비트열의 구성의 일 실시예를 나타낸 것으로, 도 2를 참조하면, 상기 비트열은 소정의 부가 정보 및 인코딩된 샘플 비트열로 구성되며, 이 때 상기 부가 정보에는 코딩 매개변수와 샘플의 길이 등 인코딩된 샘플 비트열을 디코딩하고, 향후 미디 합성에 필요한 데이터가 저장될 수 있다. 또한, 샘플 인코딩을 여러 가지 압축 기법을 혼합하여 사용하는 경우에는 어떠한 압축 방법을 사용하였는지에 대한 정보도 포함될 수 있다.

마지막으로는 상기 생성된 비트열을 원래의 악기 샘플을 대체하여 이를 최초의 웨이브 테이블에 저장하는 것으로, 이 때 상기 웨이브 테이블은 인코딩된 웨이브 테이블로 변환된 상태가 된다(st 14).

즉, 상기 인코딩된 웨이브 테이블 구축 과정은 인코딩 이후 생성된 비트열을 웨이브 테이블에 저장하는 과정으로, 종래의 웨이브 테이블에는 압축되지 않은 원래의 악기 샘플이 포함되어 있는데, 이를 대신하여 인코딩하여 생성된 비트열을 저장하는 역할을 수행하는 것이다.

도 3은 도 1에서 설명한 인코딩된 웨이브 테이블을 사용하는 미디 합성 방법을 나타내는 순서도이다.

즉, 이는 상기 인코딩된 웨이브 테이블에서 인코딩된 악기 샘플을 디코딩하고 합성하는 과정을 나타낸다.

도 3을 참조하면, 먼저 앞서 설명한 인코딩된 악기 샘플이 포함된 인코딩된 웨이브 테이블을 이용하여 합성을 시작하게 된다.(st 30)

즉, 상기 인코딩된 웨이브 테이블에서 인코딩된 각 악기 샘플이 포함되어 있는 부분을 분리해 내기 위해서 웨이브 테이블을 해석(parsing)하고(st 31), 악기 샘플이 인코딩된 비트열을 분리해낸다(st 32).

다음으로 상기 분리해낸 비트열에서 코딩 매개변수 등의 부가 정보 및 인코딩된 샘플을 추출해내는 과정이 수행되고(st 33), 샘플 디코더에 의해 상기 추출된 코딩 매개변수를 이용하여 인코딩된 샘플을 디코딩하고(st 34), 최종적으로 상기 디코딩된 악기 샘플을 이용하여 미디 합성을 수행하게 된다(st 35).

여기서, 상기 미디 합성 과정은 종래의 웨이브 테이블 방식의 미디 합성 방법과 동일한 방법을 사용할 수 있다.

다시 말하면, 본 발명에 의한 인코딩된 웨이브 테이블을 사용하는 미디 합성 방법에 있어서, 상기 인코딩된 웨이브 테이블에는 기존의 웨이브 테이블의 기 샘플 대신에 인코딩된 비트열이 포함되어 있는데, 이를 해석하고 디코딩하여 디코딩된 악기 샘플을 생성함으로써, 미디 합성에 사용하는 것이며,

이 때, 상기 샘플 인코딩이 앞서 설명한 바와 같이 다양한 압축기법을 혼합하여 사용된 경우에는, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 비트 스트림의 부가 정보에 어떠한 압축 방법이 사용되어 있는지 기술되어 있으므로, 그에 따른 압축 기법에 부가되어 저장된 코딩 매개 변수와 함께 디코딩하여 악기 샘플을 디코딩하게 된다.

본 발명에 의한 웨이브 테이블 기반의 미디 합성 방법에 의하면, 웨이브 테이블에 저장된 악기 샘플 데이터를 압축하여 인코딩된 웨이브 테이블 구축하고, 미디 합성 시 특정 악기 샘플에 대한 요구가 있을 경우 상기 악기 샘플을 인코딩된 비트열에 대한 디코딩을 통해 얻어냄으로써, 한정된 저장 공간을 이용하면서 좋은 음질의 미디를 합성할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 웨이브 테이블 기반의 미디 합성 방법 중 인코딩된 웨이브 테이블 합성의 과정을 나타내는 순서도.

도 2는 인코딩된 샘플 코드가 포함된 인코딩된 샘플 비트열의 구성의 일 실시예를 나타낸 도면.

도 3은 도 1에서 설명한 인코딩된 웨이브 테이블을 사용하는 미디 합성 방법을 나타내는 순서도.

Claims

웨이브 테이블 방식의 미디 합성 방법에 있어서,

상기 웨이브 테이블의 저장 공간을 줄이기 위해 웨이브 테이블에 저장된 각 악기 샘플을 압축하여 저장하고, 상기 압축된 악기 샘플이 필요할 때 상기 샘플에 대한 비트열을 디코딩하여 미디를 합성하는 것을 특징으로 하는 웨이브 테이블 방식의 미디 합성 방법.
제 1항에 있어서,

상기 웨이브 테이블에 저장된 각 악기 샘플을 압축하여 저장하는 것은,

상기 웨이브 테이블에서 소정 악기의 샘플이 저장된 부분이 분리되어, 상기 소정 악기의 샘플 데이터가 추출되는 단계와;

상기 추출된 각 악기 샘플이 압축되는 단계와;

상기 압축된 각 악기의 오디오 샘플 코드 및 소정의 부가정보가 비트열 형태로 생성되는 단계와;

상기 생성된 비트열이 상기 웨이브 테이블에 최초의 악기 샘플 대신 저장되여 상기 웨이브 테이블이 인코딩된 웨이브 테이블로 변환되는 단계가 포함되어 구성됨을 특징으로 하는 웨이브 테이블 방식의 미디 합성 방법.
제 2항에 있어서,

상기 소정의 부가 정보에는, 코딩 매개변수 또는 샘플의 길이 또는 압축방법에 대한 정보가 포함됨을 특징으로 하는 웨이브 테이블 방식의 미디 합성 방법.
제 2항에 있어서,

상기 각 악기 샘플이 압축되는 단계에 적용되는 압축 기법은, 인코딩의 높은 복잡도, 적은 데이터 레이트(data rate) 및 높은 음질을 얻기 위한 기법이 사용되는 것이 바람직 함을 특징으로 하는 웨이브 테이블 방식의 미디 합성 방법.
제 1항에 있어서,

상기 샘플에 대한 비트열을 디코딩하여 미디를 합성하는 것은,

상기 인코딩된 각 악기 샘플이 포함되어 있는 부분을 분리해 내기 위해 웨이브 테이블을 해석(parsing)하고, 악기 샘플이 인코딩된 비트열을 분리해내는 단계와;

상기 분리해낸 비트열에서 소정의 부가 정보 및 인코딩된 샘플을 추출해내는 단계와;

상기 추출된 코딩 매개변수를 이용하여 인코딩된 샘플을 디코딩하는 단계와;

상기 디코딩된 악기 샘플을 이용하여 미디 합성을 수행하는 단계가 포함되는 것을 특징으로 하는 웨이브 테이블 방식의 미디 합성 방법.