KR20080098307A - 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치 및 그 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 직접음뿐만 아니라 반사음을 다채널 라우드스피커 어레이를 통하여 입체 음장 재생하되, 패닝 방식을 이용하여 반사음을 재생하거나 각각의 라우드스피커를 이용하여 해당 반사음을 재생함으로써, 청취자에게 보다 큰 현장감과 공간감을 제공해줄 수 있는, 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치 및 그 방법을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은, 입체 음장 재생 장치에 있어서, 반사음 재생을 위한 정보를 입력받기 위한 입력 수단; 상기 입력받은 반사음 재생을 위한 정보를 기초로 하여 패닝(Panning) 방식을 적용하기 위한 라우드스피커를 선정하고 반사음 신호를 산출하기 위한 신호 처리 수단; 상기 산출된 반사음 신호를 상기 패닝 방식에 따라 가상의 음상에 정위시키기 위한 신호 가공 수단; 및 상기 정위시킨 반사음 신호를 상기 선정된 라우드스피커를 통해 재생하기 위한 재생 수단을 포함한다.
반사음 재생, 입체 음장 재생, 음장 합성, 반사음, 패닝 방식, GRA, 역제곱 법칙, 일정파워패닝, 직접음

Description

반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치 및 그 방법{APPARATUS AND METHOD FOR SURROUND SOUNDFIELD REPRODUCTIOIN FOR REPRODUCING REFLECTION}
본 발명은 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직접음뿐만 아니라 반사음을 다채널 라우드스피커 어레이(Loudspeaker Array)를 통하여 입체 음장 재생하되, 패닝 방식을 이용하여 반사음을 재생하거나 각각의 라우드스피커를 이용하여 해당 반사음을 재생함으로써, 청취자에게 보다 큰 현장감과 공간감을 제공해줄 수 있는, 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
본 발명은 정보통신부 및 정보통신연구진흥원의 IT성장동력핵심기술개발사업의 일환으로 수행한 연구로부터 도출된 것이다[과제관리번호: 2007-S-004-01, 과제명: 무안경 개인형 3D 방송기술개발].
3 차원 음원 재생 방법은 전통적인 입체음향(Stereophony) 방식부터 현재 디스크리트 서라운드(Discrete Surround)나 바이노럴 재생(Binaural Reproduction), 트랜스오럴 재생(Transaural Reproduction) 등에 이르기까지 계속 발전해 오고 있다. 2 채널 스테레오에서 5.1 채널 서라운드나 7.1 채널 서라운드 등 현재까지 발표된 음원 재생 기법은 청취자가 입체감을 가질 수 있는 음상을 제공하기는 하지만, 감상 가능한 위치가 한정되어 있다는 단점이 있다.
이러한 단점을 해소하기 위한 라우드스피커 어레이를 이용하여 오디오를 재생하는 음장 합성(WFS: Wave Field Synthesis) 재생 방식은 구면파뿐만 아니라 평면파 음장을 재현해낼 수 있어 청취자의 위치와 관계없이 일정한 3 차원 음상을 제공할 수 있다. 또한, 음장 합성 재생 방식은 이동하는 음원을 재생할 수 있으며 청취공간 내 어느 위치에도 가상음원을 위치시킬 수 있는 등 많은 장점이 있어서 차세대 오디오 재생 방식으로 주목받고 있다.
한편, 3 차원 음원 재생 방법에서는 임의의 음원을 공간상에 배치하는 것뿐만 아니라 청취자에게 특정 공간에 있는 것과 같은 공간감, 현장감을 제공하기 위한 음장 처리 역시 중요한 부분이다. 이러한 신호처리를 수행할 수 있는 장치는 인공 잔향기와 같은 음장 재생기이다. 음장 재생기는 청취실 음향 환경을 청취자가 원하는 음향 환경으로 교체하는 데에 그 목적이 있다. 단, 일반 가정에서의 청취 환경은 음장 튜닝 시스템을 통해 보상이 어느 정도 가능하다.
하지만, 음원에 최적인 음향 환경을 인위적으로 만들어주기 위해서는 음장 신호 처리가 필요하다. 이러한 음장 재생 기술은 녹음에 사용되는 잔향 처리기와는 다른 신호 처리 기법이 적용되어야 한다. 대부분 음원 자체에 잔향 성분이 포함되어 있다. 따라서 음장 재생기에 잔향을 넣어줄 경우 이중으로 잔향이 포함되어 잔 향 시간이 길어지고 음색의 왜곡이 발생하게 된다.
또한, 영화 음원의 경우에 음장 처리는 영화 장르에 따라 잔향 대신 주파수 특성을 제어하여 음장 효과를 극대화시키고 있어 새로운 접근 방식이 요구된다. 따라서 홈시어터용 음장 재생 기술은 이론이 아닌 경험과 예술성에 의존하는 특성이 있다.
현재, 음장 합성 재생환경에 바로 적용할만한 최적의 재생장치의 표준이나 녹음의 표준이 없는 실정이다. 서라운드 음장 녹음 음원을 음장 합성 재생 환경에서 재생하는 것은 하위 호환성(backward compatibility) 측면에서도 필연적인 일이다. 이는 청취자가 원하는 음향 환경으로의 자유로운 변화를 위해 음장 재생 기능의 탑재는 필수적으로 요구되고 있는 상황이다.
이러한 요구에 맞춰서, 현재까지의 많은 연구들은 직접음만을 음장 합성 렌더링 방식으로 재생하여 가상 음상 정위를 구현하는 방식에 대하여 진행되어 왔다. 종래의 음장 재생 방식은 신호 처리를 하지 않거나 또는 별도로 획득한 오디오를 그대로 재생하고 있었다. 일례로, 'Delft' 대학에서 제안된 종래의 음향 재생 시스템에서는 녹음실에서 스팟(spot) 마이크로폰을 통해 각 음원들을 무향에 가깝게 녹음한다. 그리고 음향 재생 시스템은 이러한 음원들을 재생단에서 음장 합성 렌더링을 통해, 그 위치에 합당한 가상 음원으로 정위시킨다. 그리고 음향 재생 시스템은 전체적인 녹음실의 잔향 및 반사음들을 스테레오 마이크로폰을 통해 녹음하고 이 음들을 더 멀리 위치한 가상의 스테레오 음원으로 렌더링한다. 이러한 방법은 당시까지도 가장 대중적이었던 스테레오 음원들을 재생하는 데에는 무리가 없었다.
하지만, 이러한 종래의 음향 재생 기술은 기본적으로 음장 합성 렌더링 및 무향 음원의 직접적인 녹음을 통해서만 완전한 음장 합성 재생 시스템이 구축될 수 있다. 즉, 종래의 음향 재생 기술은 다른 음원을 통해서는 완전한 음장 합성 재생 시스템이 구축될 수 없는 실정이다.
특히, 종래의 다채널 라우드스피커 어레이를 이용한 음장 합성 재생 기술은 다채널 라우드스피커 어레이를 이용한 기술로서, 재생하고자 하는 모든 음원을 점음원으로 간주한다. 그리고 이러한 종래의 기술은 청취자 위치에 대해 그 음원의 재생 방향, 시간, 크기 정보를 이용한 신호처리를 수행하여 오디오를 재생하게 된다.
만약, 특정 공간 내에 있는 음원을 재생하고자 하면, 그 음원의 직접음뿐만 아니라 그 공간 내 벽면, 바닥, 천장 등에 의해 발생하는 반사음도 함께 재생해 주어야 보다 현실적인 오디오를 청취자에게 제시할 수 있다. 즉, 직접음이라고 하는 특정 음원의 음상 정위만을 위해서 음장 합성 방식을 활용하는 것이 아니라, 반사음도 음장 합성 재생 방식으로 신호처리를 한다면 그 현장감, 공간감이 극대화될 수 있다.
하지만, 특정 공간을 특징지을 수 있는 의미 있는 반사음의 개수는 수천 개부터 수만 개까지 이른다. 따라서 이 모든 반사음을 음장 합성 재생 방식으로 신호처리를 하게 되면 신호처리에 소용되는 연산량과 시간이 증가하게 된다. 즉, 종래의 다채널 라우드스피커 어레이를 이용한 음장 합성 재생 기술은 반사음을 음장 합성 재생 방식으로 신호처리하기 곤란하여 현장감, 공간감을 극대화할 수 없다는 문 제점이 있다.
따라서 상기와 같은 종래 기술은 라우드스피커 어레이를 이용하여 오디오를 재생하는 음장 합성 재생 방식에 따라 반사음을 재생하기 곤란하여 청취자에게 현장감 및 공간감을 극대화할 수 없다는 문제점이 있으며, 이러한 문제점을 해결하고자 하는 것이 본 발명의 과제이다.
따라서 본 발명은 직접음뿐만 아니라 반사음을 다채널 라우드스피커 어레이를 통하여 입체 음장 재생하되, 패닝 방식을 이용하여 반사음을 재생하거나 각각의 라우드스피커를 이용하여 해당 반사음을 재생함으로써, 청취자에게 보다 큰 현장감과 공간감을 제공해줄 수 있는, 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치 및 그 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 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.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여, 직접음뿐만 아니라 반사음을 다채널 라우드스피커 어레이를 통하여 입체 음장 재생하되, 패닝 방식을 이용하여 반사음을 재생하거나 각각의 라우드스피커를 이용하여 해당 반사음을 재생하는 것을 특징으로 한다.
더욱 구체적으로, 본 발명의 장치는, 입체 음장 재생 장치에 있어서, 반사음 재생을 위한 정보를 입력받기 위한 입력 수단; 상기 입력받은 반사음 재생을 위한 정보를 기초로 하여 패닝(Panning) 방식을 적용하기 위한 라우드스피커를 선정하고 반사음 신호를 산출하기 위한 신호 처리 수단; 상기 산출된 반사음 신호를 상기 패닝 방식에 따라 가상의 음상에 정위시키기 위한 신호 가공 수단; 및 상기 정위시킨 반사음 신호를 상기 선정된 라우드스피커를 통해 재생하기 위한 재생 수단을 포함한다.
한편, 본 발명의 다른 장치는, 입체 음장 재생 장치에 있어서, 반사음 재생을 위한 정보를 입력받기 위한 입력 수단; 상기 입력받은 반사음 재생을 위한 정보를 기초로 하여 반사음의 재생 각도에 해당하는 라우드스피커를 확인하고, 상기 확인된 라우드스피커에 맞게 반사음의 공간 임펄스 응답을 조정하기 위한 신호 가공 수단; 상기 조정된 반사음의 공간 임펄스 응답과 직접음의 음원 신호로부터 반사음 신호를 산출하기 위한 신호 처리 수단; 및 상기 산출된 반사음 신호를 상기 확인된 라우드스피커를 통해 재생하기 위한 재생 수단을 포함한다.
한편, 본 발명의 방법은, 입체 음장 재생 방법에 있어서, 반사음 재생을 위한 정보를 입력받는 입력 단계; 상기 입력받은 반사음 재생을 위한 정보를 기초로 하여 패닝(Panning) 방식을 적용하기 위한 라우드스피커를 선정하고 반사음 신호를 산출하는 신호 처리 단계; 상기 산출된 반사음 신호를 상기 패닝 방식에 따라 가상의 음상에 정위시키는 신호 가공 단계; 및 상기 정위시킨 반사음 신호를 상기 선정된 라우드스피커를 통해 재생하는 재생 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 방법은, 입체 음장 재생 방법에 있어서, 반사음 재생을 위한 정보를 입력받는 입력 단계; 상기 입력받은 반사음 재생을 위한 정보를 기초로 하여 반사음의 재생 각도에 해당하는 라우드스피커를 확인하고, 상기 확인된 라우드스피커에 맞게 반사음의 공간 임펄스 응답을 조정하는 신호 가공 단계; 상기 가공된 반사음의 공간 임펄스 응답과 직접음의 음원 신호로부터 반사음 신호를 산출하는 신호 처리 단계; 및 상기 산출된 반사음 신호를 상기 확인된 라우드스피커를 통해 재생하는 재생 단계를 포함한다.
상기와 같은 본 발명은, 직접음뿐만 아니라 반사음을 다채널 라우드스피커 어레이를 통하여 입체 음장 재생하되, 패닝 방식을 이용하여 반사음을 재생하거나 각각의 라우드스피커를 이용하여 해당 반사음을 재생함으로써, 청취자에게 보다 큰 현장감과 공간감을 제공해줄 수 있게 하는 효과가 있다.
즉, 본 발명은, 음장 합성 재생 방식에 따라 반사음과 직접음을 모두 재생하지 않고 직접음만을 재생하되, 반사음은 패닝 방식을 이용하여 입체 음장 재생함으로써, 연산량 및 연산 시간을 줄일 수 있으며 파워 측면에서도 모든 라우드스피커 를 구동하지 않으므로 보다 효율적으로 반사음을 재생할 수 있게 하는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 각각의 라우드스피커를 이용하여 해당 반사음을 재생함으로써, 반사음 재생을 위한 렌더링 과정이 생략되고 연산량 및 연산 시간을 줄일 수 있으며, 반사음 재생을 위한 렌더링을 통해 발생될 수 있는 음색 변화를 방지할 수 있는 효과가 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 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 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명의 이해를 돕기 위한 음장 합성을 이용한 입체 음장 재생 장치의 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 이해를 돕기 위한 음장 합성을 이용한 입체 음장 재생 장치(100)는 입력부(110), 신호 처리부(120), 및 재생부(130)를 포함한다.
이하, 입체 음장 재생 장치(100)의 구성요소 각각에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
입력부(110)는 라우드스피커 배열 정보(예를 들면, 라우드스피커 배열의 위치와 간격 등 배열에 대한 정보), 음원 위치 정보(예를 들면, 청취 위치에 대한 음원의 각도와 같은 위치에 대한 정보), 및 정위시키고자 하는 음원 신호를 입력받는다.
신호 처리부(120)는 입력부(110)에서 입력받은 라우드스피커 배열 정보와 음원 위치 정보로부터 각 라우드스피커와 음원 위치 간의 거리를 구하고, 그 거리를 라우드스피커 구동 함수에 적용하여 임펄스 응답 형태의 음압 신호를 구한다. 즉, 신호 처리부(120)는 라우드스피커 배열 정보와 음원 위치 정보를 하기의 [수학식 1] 즉, 라우드스피커 구동 함수에 적용하여 각 라우드스피커가 방사해야 하는 음압 신호(소리)를 계산한다. 그리고 신호 처리부(120)는 지연과 이득을 고려하여 각 라우드스피커가 방사해야 하는 음압 신호를 라우드스피커별 임펄스 응답의 형태로 구한다.
Figure 112007086524477-PAT00001
여기서,
Figure 112007086524477-PAT00002
은 어레이를 구성하는 라우드스피커 중 n 번째 라우드스피 커가 방사하는 오디오 신호 구동 함수,
Figure 112007086524477-PAT00003
는 가상 음원,
Figure 112007086524477-PAT00004
는 크기에 대한 가중치,
Figure 112007086524477-PAT00005
는 라우드스피커의 지향성으로 음압에 웨이팅(weighting)을 주는 성분,
Figure 112007086524477-PAT00006
는 수직거리에 대한 가상음원과 n 번째 라우드스피커 사이의 거리의 비율,
Figure 112007086524477-PAT00007
는 고주파 증폭 이퀄라이징,
Figure 112007086524477-PAT00008
는 가상음원과 n 번째 라우드스피커 사이의 거리에 의해 발생하는 전달 시간을 나타낸다. 또한, 라우드스피커가 선배열을 이루고 있으므로 가상음원은 선음원으로 가정했을 때,
Figure 112007086524477-PAT00009
는 하나의 원통파(cylindrical wave)의 확산을 나타낸다.
상기의 [수학식 1]은 호이겐스 이론(Huygenss principle)과 키르히호프-헬름홀츠 방정식(Kirchhoff-Helmholtz integral)에 기반한 음장 합성을 이용한 음원 렌더링 이론에 관한 것이다. 음장 합성을 이용한 음원 렌더링 이론은 레일레이 정리(The Ralyleighs representation theorem)를 통해 가상 음원이 재생되는 영역과 n개의 물리적인 라우드스피커 어레이가 소리를 방사하는 영역을 구분하여 각 라우드스피커가 방사하는 소리를 구할 수 있는 스피커 구동 함수에 관한 것이다.
그리고 신호 처리부(120)는 상기 [수학식 1]을 통해 구한 임펄스 응답 형태의 음압 신호를 푸리에 변환(Fourier Transform)한 후에, 상기 입력부(110)에서 입력받은 음원 신호와 푸리에 변환된 임펄스 응답 형태의 음압 신호를 컨벌루션하여 라우드스피커 수만큼 음장 합성 방식으로 렌더링된 음원 신호 즉, 각 라우드스피커의 구동 신호를 산출한다. 즉, 신호 처리부(120)는 음원 신호와 반사음 신호에 대해서 컨벌루션 연산을 수행한다. 이는 하나의 음원 신호를 청취 공간 내에 가상 정위시키기 위하여 n개의 라우드스피커가 방사해야 하는 구동 신호를 모두 구하기 위함이다.
재생부(130)는 신호 처리부(120)에서 산출된 각 라우드스피커의 구동 신호를 n개의 라우드스피커 중 해당 라우드스피커를 통해 재생한다.
도 2 는 평면상의 음장만이 고려된 반사음 분포에 대한 예시도이다.
입체 음장 재생 장치(100)는 모사하고자 하는 공간(210)의 초기 반사음을 이용한다. 이때, 입체 음장 재생 장치(100)는 다양한 방식으로 구현된 마이크로폰 배열을 통해서 반사음을 얻을 수 있다. 입체 음장 재생 장치(100)는 청취자(200)를 둘러싼 라우드스피커 높이의 수평면 내에 음향을 재생시키는 것으로, 수직면은 고려하지 않는다. 평면상의 음장만이 고려된 반사음(201)은 도 2에 도시된 바와 같이, 청취자 주위 360도 모든 방향에 분포된다.
도 3 은 시간에 따른 직접음과 반사음의 크기를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 2에서 설명한 모든 방향에 분포된 반사음(32)을 각 라우드스피커에서 재생해야 하는 샘플이라는 측면에서 살펴보면, 도 3에 도시된 바와 같이, 시간에 따라 직접음(31)과 반사음(32)의 크기가 달라진다. 따라서 이 모든 샘플들을 하나의 점음원이라고 가정하면, 입체 음장 재생 장치(100)는 직접음(31)뿐만 아니라 반사음(32)도 음장 합성 방식으로 렌더링할 수 있게 된다.
Figure 112007086524477-PAT00010
상기 [표 1]은 도 3에 도시된 반사음(32)에 대한 특성을 나타낸다. 특정 공간의 반사음 신호는 직접음(31)이 재생된 이후 그 반사음(32)이 재생되는 지연 시간 정보, 음압, 및 청취자를 기준으로 했을 때 입사되는 각도를 가진다. 입체 음장 재생 장치(100)는 이 세 가지로 이루어지는 특정 공간의 반사음 신호를 입력받고 그 입력받은 반사음 신호에 대하여 음장 합성 렌더링 처리 과정을 수행한다. 그에 따라, 입체 음장 재생 장치(100)는 점음원으로 간주한 각각의 반사음(32)을 재생하게 된다.
도 4 내지 도 6 은 음장 합성을 이용한 입체 음장 재생 장치에 적용되는 라우드스피커의 배열에 대한 예시도이다.
청취자(200)의 위치를 기준으로 했을 때, 라우드스피커(41, 51, 61)는 여러 형태의 배열을 가질 수 있다. 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 라우드스피커(41, 51, 61)는 원형 배열, 직각 사각형 형태 배열, 또는 'ㄷ' 자 형태 배열을 가질 수 있다. 신호 처리부(120)는 이러한 라우드스피커 배열 정보에 따라 n개의 라우드스피커가 방사해야 하는 구동 신호를 구하게 된다.
도 7 은 본 발명의 이해를 돕기 위한 음장 합성을 이용한 입체 음장 재생 방법에 대한 일실시예 흐름도이다.
먼저, 입력부(110)는 라우드스피커 배열 정보(예를 들면, 라우드스피커 배열의 위치와 간격 등 배열에 대한 정보), 음원 위치 정보(예를 들면, 청취 위치에 대한 음원의 각도와 같은 위치에 대한 정보), 및 정위시키고자 하는 음원 신호를 입력받는다(702).
그리고 신호 처리부(120)는 입력부(110)에서 입력받은 라우드스피커 배열 정보와 음원의 위치 정보를 라우드스피커 구동 함수에 적용하여 임펄스 응답 형태의 음압 신호를 계산한다(704). 이어서, 신호 처리부(120)는 임펄스 응답 형태의 음압 신호를 푸리에 변환(Fourier Transform)한다.
이후, 신호 처리부(120)는 입력부(110)에서 입력받은 정위시키고자 하는 음원 신호를 상기 푸리에 변환된 음압 신호와 컨벌루션하여 각 라우드스피커가 방사해야 하는 구동 신호를 산출한다(706).
그리고 재생부(130)는 신호 처리부(120)에서 산출된 각 라우드스피커의 구동 신호를 배열된 n개의 라우드스피커 중 해당 라우드스피커를 통해 재생한다(708).
이하, 본 발명에 따른 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치의 제1 실시예를 도 8 내지 도 13을 참조하여 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 입체 음장 재생 장치의 제1 실시예는 패닝 방식을 이용하여 360도 전방향에 형성되는 반사음을 재생한다.
우선, 본 발명에 따른 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치의 제1 실시예를 설명하기에 앞서, 패닝(panning) 기법에 대해서 살펴보기로 한다.
전술한 본 발명에 적용되는 음장 합성을 이용한 입체 음장 재생 장치(100)는 특정 공간의 반사음을 현장감 있게 재생해 주기 위하여, 1,000개에서 10,000여 개에 이르는 반사음들을 n개의 스피커에서 재생한다. 그러므로 입체 음장 재생 장치(100)는 (1,000 ~ 10,000) × n번의 렌더링 과정을 수행해야만 한다. 이때, 재생하고자 하는 반사음의 구조를 살펴보면, 도 2에 도시된 바와 같이, 벽면 등으로 인해 만들어지는 직접음에 대한 반사음은 정중앙에 위치한 청취자를 중심으로 360도 전방향에서 들려오게 된다. 이러한 다수의 반사음을 재생하기 위해서는 입체 음장 재생 장치(100)가 다수의 연산량을 처리해야 한다.
여기서, 패닝 방식은 입체 음향(stereophony) 재생 방식에서 가상 음상을 정위하기 위한 것이다. 패닝 방식은 두 스피커의 방사 파워를 조절하여 물리적인 두 스피커 사이에 가상의 스피커, 즉 가상 음원을 배치하는 방식이다. 또한, 패닝(panning) 방식은 두 스피커 사이 어느 위치에도 음원을 정위시킬 수 있다. 이와 같은 패닝 방식을 적용하면 특정 공간의 잔향이 현장감 있게 재생된다. 즉, 잔향이라고 하는 것은 특정 공간의 특징적인 음의 반사를 뜻하는 것이다. 예를 들어, 콘서트홀에서 가수가 노래를 하고 있다면, 무대 위 가수의 목소리, 즉 직접음이 사방의 벽면에 반사되는 반사음은 객석에 있는 청취자에게 들리게 된다. 청취자는 자신을 둘러싼 360도 전방향에서 이 반사음을 듣게 된다. 패닝 방식은 이러한 현상을 이용하여 청취자에게 방향성 및 현장감을 제공해 줄 수 있다. 즉, 직접음은 청취자에게 방향성을 지시해주고, 반사음은 직접음을 보강하면서 현장감을 제공해 준다.
도 8 은 본 발명에 따른 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치의 제1 실시예 구성도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치(800)는 입력부(810), 신호 처리부(820), 신호 가공부(830), 및 재생부(840)를 포함한다.
상기 입력부(810)는 라우드스피커 배열 정보, 청취자의 위치로부터의 정위하고자 하는 음원 위치에 대한 반사음의 음원 위치 정보, 재생하고자 하는 공간에 대한 반사음의 공간 임펄스 응답, 및 직접음의 음원 신호 등과 같은 "반사음 재생을 위한 정보"를 입력받는다.
그리고 신호 처리부(820)는 상기 입력부(810)에서 입력받은 "반사음 재생을 위한 정보" 중에서 음원 위치 정보와 라우드스피커 배열 정보를 분석하여 청취자 위치에 대한 각 라우드스피커의 각도 및 청취자와의 거리를 확인한다. 그리고 신호 처리부(820)는 반사음의 음원 위치와 각 라우드스피커 간 각도 및 거리를 확인하여 패닝(Panning) 방식을 적용하기 위한 다수의 라우드스피커를 선정한다. 이때, 신호 처리부(820)는 패닝 방식을 적용하기 위하여, 라우드스피커의 배열 종류에 따라 서로 다른 라우드스피커를 선정할 수 있다.
예를 들어, 신호 처리부(820)는 청취 위치로부터 30도, 110도, 250도, 및 330도 위치에 있는 라우드스피커를 선정한다. 물론, 이는 도 10에서 후술할 다채널 라우드스피커 어레이가 원형으로 배열되어 있을 경우에 해당한다. 만약, 도 11에서 후술할 사방에 직선배열을 이루고 있는 직각 사각형 배열인 경우에는 배열마다 가장자리 2개의 라우드스피커, 전체 8개의 라우드스피커를 선정한다. 또는, 도 12에서 후술할 라우드스피커 어레이가 'ㄷ' 자 형태를 취하고 있는 경우에는 전체 6개의 라우드스피커를 선정한다. 한편, 라우드스피커 어레이는 삼각형, 마름모 등 필요에 따라 적합한 다양한 배열로 구현할 수도 있기 때문에 해당 배열에 맞게 라우드스피커를 선정한다.
그리고 신호 처리부(820)는 상기 입력부(810)에서 입력받은 "반사음 재생을 위한 정보" 중에서 재생하고자 하는 공간에 대한 반사음의 공간 임펄스 응답과 직접음의 음원 신호를 컨벌루션하여 반사음 신호를 산출한다.
한편, 신호 가공부(830)는 신호 처리부(820)에서 산출된 반사음 신호의 각도 성분을 분석하여 한 쌍의 라우드스피커에 반사음 신호를 할당하여 가상의 음상에 정위시킨다. 이때, 신호 가공부(830)는 한 쌍의 라우드스피커를 이용하는 일정파워패닝(Constant Power Panning Law) 방식 및 상기 가상의 음상을 거리에 따라 보정하는 역제곱의 법칙(Inverse Square Law)을 이용하여 상기 가상의 음상에 정위시킨다.
즉, 신호 가공부(830)는 패닝 방식을 적용하기 위하여, 산출된 반사음 신호의 각도 정보를 분석해서 반사음 신호를 신호 처리부(820)에서 선정된 한 쌍의 라우드스피커로 할당시킨다. 여기서, 반사음 신호는 정면, 측면, 및 후면에 해당하는 각도 성분을 가진다. 이때, 일정파워패닝 방식은 청취자로부터 동일한 거리에 있는 한 쌍의 라우드스피커를 통해 적용하게 되는데, 이 패닝 방식을 통해서 만들어지는 가상의 음상도 동일한 거리에 위치하게 된다. 그러므로 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 라우드스피커가 직선배열을 이루고 있는 경우에는 가장 자리에 있는 한 쌍의 라우드스피커가 청취자로부터 가장 멀리 떨어져 있고 나머지 스피커는 청취자로부터 상대적으로 가까운 거리에 있게 된다. 따라서 신호 가공부(830)는 역제곱 법칙(inverse square law)을 이용하여 청취자와 상대적으로 가까운 거리에 위치하게 될 가상 음상을 패닝 방식에 따른 위치에 멀리 정위시킨다.
그리고 재생부(840)는 신호 가공부(830)에서 가상의 음상에 정위시킨 반사음 신호를 한 쌍의 라우드스피커를 통해 재생한다.
도 9 는 본 발명에 적용되는 패닝 방식에 대한 일실시예 설명도이다.
도 9에 도시된 바와 같이, 패닝 방식은 두 개의 라우드스피커로 이루어진 라우드스피커 쌍을 통해 수행된다. 본 발명에 따른 입체 음장 재생 장치(800)는 전면의 경우에 좌측(Left) 스피커(91)와 우측(Right) 스피커(92) 사이의 패닝을 이용하여 반사음을 가상 음원으로서 재생한다. 또한, 입체 음장 재생 장치(800)는 측면의 경우에 좌, 우 각각 좌측(Left) 스피커(91)와 좌측 서라운드(Left Surround) 스피커(93), 우측(Right) 스피커(92)와 우측 서라운드(Right Surround) 스피커(94)를 이용하여 패닝한다. 또한, 입체 음장 재생 장치(800)는 후면의 경우에 좌측 서라운드(Left Surround) 스피커(93)와 우측 서라운드(Right Surround) 스피커(94)를 이용하여 반사음을 패닝한다. 따라서 입체 음장 재생 장치(800)는 청취자 주위 360도 전방향에서 발생되는 반사음을 모사하게 된다.
도 10 내지 도 12 는 본 발명의 제1 실시예에 적용되는 라우드스피커의 배열에 대한 예시도이다.
첫 번째로, 도 10에 도시된 바와 같이, 다채널 라우드스피커 어레이가 원형으로 배열되어 있는 경우를 살펴보면, 청취자(200)를 기준으로 한 전면(1021), 우측면(1022), 후면(1023), 및 좌측면(1024)에 대해서, 신호 처리부(820)가 음장 합성 재생 방식에 따라 직접음에 대한 구동 신호를 산출하면, 재생부(840)는 그 산출된 구동 신호를 각 면에 설치된 라우드스피커(1011 내지 1014)를 통해 재생한다.
한편, 신호 가공부(830)는 신호 처리부(820)에서 산출된 반사음 신호의 각도 성분을 분석하여 한 쌍의 라우드스피커에 반사음 신호를 할당하여 가상의 음상에 정위시킨다. 즉, 신호 가공부(830)는 청취 위치로부터 30도, 110도, 250도, 및 330도 위치에 있는 라우드스피커(1001 내지 1004) 중 한 쌍의 라우드스피커를 이용하여 반사음 신호를 가상의 음상에 정위시킨다. 예를 들면, 신호 가공부(830)는 전면(1021)에 있는 반사음 신호의 재생을 위하여, 330도의 라우드스피커(1001)와 30도의 라우드스피커(1002)를 이용하여 전면(1021)에 있는 반사음 신호를 가상의 음상에 정위시킨다. 또한, 신호 가공부(830)는 측면(1022, 1024)에 있는 반사음 재생을 위하여, 우측면(1022)은 30도의 라우드스피커(1002)와 110도의 라우드스피커(1003)를 이용하고, 좌측면(1024)은 330도의 라우드스피커(1001)와 250도의 라우드스피커(1004)를 이용하여, 각 측면의 반사음 신호를 가상의 음상에 정위시킨다. 또한, 신호 가공부(830)는 후면(1023)에 있는 반사음 재생을 위하여 110도의 라우드스피커(1003)와 250도의 라우드스피커(1004)를 이용하여 후면의 반사음 신호를 가상의 음상에 정위시킨다.
두 번째로, 도 11에 도시된 바와 같이, 다채널 라우드스피커 어레이가 직각 사각형으로 배열되어 있는 경우를 살펴보면, 청취자(200)를 기준으로 한 전면(1121), 우측면(1122), 후면(1123), 및 좌측면(1124)에 대해서, 신호 처리부(820)가 음장 합성 재생 방식에 따라 직접음에 대한 구동 신호를 산출하면, 재생부(840)는 그 산출된 구동 신호를 각 면에 해당하는 라우드스피커(1111 내지 1114)를 통해 재생한다.
한편, 신호 가공부(830)는 청취 위치로부터 배열마다 가장자리 2개의 라우드스피커 씩, 전체 8개의 라우드스피커(1101 내지 1108)를 이용하여 반사음 신호를 가상의 음상에 정위시킨다. 즉, 신호 가공부(830)는 전면(1121)의 경우에는 2개의 라우드스피커 "1102" 및 "1103"을 이용하고, 우측면(1122)의 경우에는 2개의 라우드스피커 "1104" 및 "1105"를 이용하고, 후면(1123)의 경우에는 2개의 라우드스피커 "1106" 및 "1107"을 이용하고, 좌측면(1124)의 경우에는 2개의 라우드스피커 "1108" 및 "1101"을 이용하여, 반사음 신호를 가상의 음상에 정위시킨다.
세 번째로, 도 12에 도시된 바와 같이, 다채널 라우드스피커 어레이가 'ㄷ' 자 형태로 배열되어 있는 경우를 살펴보면, 청취자(200)를 기준으로 한 전면(1221), 우측면(1222), 후면(1223), 및 좌측면(1224)에 대해서, 신호 처리부(820)가 음장 합성 재생 방식에 따라 직접음에 대한 구동 신호를 산출하면, 재생부(840)는 그 산출된 구동 신호를 각 면에 해당하는 라우드스피커(1211 내지 1213)를 통해 재생한다.
한편, 신호 가공부(830)는 청취 위치로부터 배열마다 가장자리 2개의 라우드스피커 씩, 전체 6개의 라우드스피커(1201 내지 1206)를 이용하여 가상의 음상을 정위시킨다. 즉, 신호 가공부(830)는 전면(1221)의 경우에는 2개의 라우드스피커 "1202" 및 1203을 이용하고, 우측면(1222)의 경우에는 2개의 라우드스피커 "1204" 및 "1205"를 이용하고, 후면(1223)의 경우에는 2개의 라우드스피커 "1205" 및 "1206"을 이용하고, 좌측면(1224)의 경우에는 2개의 라우드스피커 "1206" 및 "1201"을 이용하여, 반사음 신호를 가상의 음상에 정위시킨다.
한편, 라우드스피커 어레이는 삼각형, 마름모 등 다양한 배열로 구현될 수도 있다.
도 13 은 본 발명에 따른 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 방법에 대한 제1 실시예 흐름도이다.
먼저, 입력부(810)는 라우드스피커 배열 정보, 청취자의 위치로부터의 정위하고자 하는 음원 위치에 대한 반사음의 음원 위치 정보, 재생하고자 하는 공간에 대한 반사음의 공간 임펄스 응답, 및 직접음의 음원 신호 등과 같은 "반사음 재생을 위한 정보"를 입력받는다(1302).
그리고 신호 처리부(820)는 입력부(810)에서 입력받은 "반사음 재생을 위한 정보" 중에서 반사음의 음원 위치 정보와 라우드스피커 배열 정보를 이용하여 청취자 위치에 대한 각 라우드스피커의 각도 및 청취자와의 거리를 확인하고, 패닝 방식 적용을 위한 라우드스피커를 선정한다(1304). 이때, 신호 처리부(820)는 패닝 방식을 적용하기 위하여, 라우드스피커의 배열 종류에 따라 서로 다른 라우드스피커를 선정한다.
상기와 같이 패닝 방식 적용을 위한 라우드스피커가 선정된 후, 신호 처리부(820)는 입력부(810)에서 입력받은 "반사음 재생을 위한 정보" 중에서 재생하고자 하는 공간에 대한 반사음의 공간 임펄스 응답과 직접음의 음원 신호를 컨벌루션하여 반사음 신호를 산출한다(1306).
이후, 신호 가공부(830)는 신호 처리부(820)에서 산출된 반사음 신호의 각도 성분을 분석하여 한 쌍의 라우드스피커에 반사음 신호를 할당하여 반사음 신호를 가상의 음상에 정위시킨다. 이때, 신호 가공부(830)는 패닝 방식을 적용하기 위하여, 일정파워패닝 및 역제곱 법칙을 이용하여 산출된 반사음 신호를 가상의 음상에 정위시킨다(1308).
그리고 재생부(840)는 신호 가공부(830)에서 가상의 음상에 정위시킨 반사음 신호를 한 쌍의 라우드스피커를 통해 재생한다(1310).
이하, 본 발명에 따른 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치의 제2 실시예를 도 14 내지 도 18을 참조하여 설명하기로 한다. 본 발명에 따른 입체 음장 재생 장치의 제2 실시예는 음장 합성 재생을 위하여 이미 설치되어 있는 다수의 라우드스피커를 이용하여 해당 반사음을 각각 재생하는 방식에 관한 것이다.
우선, 본 발명에 따른 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치의 제2 실시예를 설명하기에 앞서, 본 발명에 따른 제1 실시예를 다시 한번 살펴보면 다음과 같다.
전술한 대로, 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 음장 재생 장치(800)는 패닝 방식을 이용하여 물리적으로 라우드스피커가 존재하지 않는 위치에서도 소리를 재생할 수 있다. 이를 위하여, 입체 음장 재생 장치(800)는 두 개의 라우드스피커가 쌍을 이루고 있으며, 도 9에 도시된 바와 같이 전면의 경우에 좌측 스피커(91)와 우측(Right) 스피커(92) 사이의 패닝을 이용하여 반사음을 가상 음원으로서 재생하고, 측면의 경우에 좌, 우 각각 좌측 스피커(91)와 좌측 서라운드 스피커(93), 우측 스피커(92)와 우측 서라운드 스피커(94)를 이용하여 패닝하며, 후면의 경우에 좌측 서라운드 스피커(93)와 우측 서라운드 스피커(94)를 이용하여 반사음을 패닝함으로써, 청취자 주위 360도 전방향에 분포된 반사음을 모사할 수가 있게 된다.
여기서, 본 발명의 제1 실시예에 따른 입체 음장 재생 장치(800)는 일정파워패닝(constant power panning law)을 적용하더라도, 스피커 쪽으로 가상 음상이 치우칠 수 있다. 이때, 입체 음장 재생 장치(800)는 스피커 쪽으로 가상 음상이 치우쳐 음상 정위가 정확하지 못하거나 파워 조절 및 조합으로 인한 음색이 변화될 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 제2 실시예인 입체 음장 재생 장치(1400)는 청취자를 둘러싼 360도 모든 방향의 반사음 신호를 재생해주기 위하여, 이미 설치되어 있는 라우드스피커 어레이를 이용하도록 한다. 여기서, 반사음 신호는 직접음이 재생된 이후 그 반사음 신호가 재생되는 시각, 음압, 및 청취자를 기준으로 했을 때 입사되는 각도를 가진다. 즉, 상기 [표 1]과 같이 재생하고자 하는 반사음 신호의 세 가지 정보를 미리 가지고 있으므로, 본 발명의 제2 실시예에 따른 입체 음장 재생 장치(1400)는 이러한 반사음 신호의 세 가지 정보 중 각도 정보를 이용해서 반사음 신호를 각각의 라우드스피커에 할당하여 재생해주게 된다. 라우드스피커 어레이는 청취자를 둘러싸고 있기 때문에, 입체 음장 재생 장치(1400)는 별도의 렌더링 과정을 거치지 않고 입사각도에 있는 라우드스피커에서 바로 재생하게 된다. 이러한 방식을 GRA(Grouped Reflection Algorithm) 방식이라 한다.
도 14 는 본 발명에 따른 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치의 제2 실시예 구성도이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치(1400)는 입력부(1410), 신호 가공부(1420), 신호 처리부(1430), 및 재생부(1440)를 포함한다.
상기 입력부(1410)는 라우드스피커 배열 정보, 청취자의 위치로부터 정위하고자 하는 음원 위치에 대한 반사음의 음원 위치 정보, 재생하고자 하는 공간에 대한 반사음의 공간 임펄스 응답, 및 직접음의 음원 신호를 입력받는다.
그리고 신호 가공부(1420)는 입력부(1410)에서 입력받은 라우드스피커 배열 정보와 청취자의 위치로부터 정위하고자 하는 음원 위치에 대한 반사음의 음원 위치 정보를 분석하여 각 라우드스피커 간 각도와, 각 라우드스피커로부터 재생하고자 하는 반사음 위치까지의 거리를 구한다. 그리고 신호 가공부(1420)는 구한 각 라우드스피커의 재생 각도와, 각 라우드스피커와 반사음의 음원 위치 간 거리를 이용하여 반사음의 재생 각도에 해당하는 라우드스피커를 확인한다.
여기서, 상기 반사음의 재생 각도에 해당하는 라우드스피커의 확인 과정을 좀더 상세히 살펴보기로 한다.
만약, 미리 청취자가 바라보는 정면에 위치한 라우드스피커를 0도 위치의 라우드스피커라고 정하면, 각각의 라우드스피커는 시계방향으로 일정한 각도만큼 증가하여 360도에 해당하는 라우드스피커 어레이로 이루어지게 된다. 라우드스피커 어레이가 원형을 이루고 있고 청취자가 정중앙에 있으면, 매 k도마다 라우드스피커가 배치되어 있는 것이고 청취자와의 거리는 모두가 동일하게 된다. 신호 가공부(1420)는 반사음의 음원 위치의 각도 정보를 분석해서 k도 및 k도의 배수로 이루어진 각 라우드스피커의 재생 각도와 반사음의 재생 각도의 비교를 통하여 반사음의 재생 각도가 몇 번째 k도의 배수에 해당하는지를 확인하고, 그 몇 번째 k도의 배수와 관련된 라우드스피커를 선별한다. 이때, 신호 가공부(1420)는 반사음의 재생 각도가 k도 각도의 배수에 해당하지 않으면, 반사음의 재생 각도를 기준으로 인접한 라우드스피커 중 각도 차이가 적은 쪽의 라우드스피커로 결정하게 된다.
그리고 신호 가공부(1420)는 입력부(1410)에서 입력받은 재생하고자 하는 공간에 대해서 반사음의 공간 임펄스 응답의 각도 또는 파워 중 적어도 하나를 각 라우드스피커 간 각도 배수 및 반사음의 음원 위치까지의 거리에 맞게 조정한다.
한편, 신호 처리부(1430)는 신호 가공부(1420)에서 조정된 공간 임펄스 응답과, 입력부(1410)에서 입력받은 직접음의 음원 신호를 컨벌루션하여 각각의 라우드스피커에 할당할 반사음 신호를 산출한다.
그리고 재생부(1440)는 신호 처리부(1430)에서 산출된 반사음 신호를 신호 가공부(1420)에서 확인된 각각의 라우드스피커를 통해 재생한다.
도 15 내지 도 17 은 본 발명의 제2 실시예에 적용되는 라우드스피커의 배열에 대한 예시도이다.
도 15를 참조하여, 본 발명의 제2 실시예에 적용되는 라우드스피커 어레이가 원형을 이루고 있는 경우를 살펴보면, 청취자(200)는 정중앙에 있고 매 k도마다 라우드스피커가 배치되어 있으며, 청취자와 라우드스피커 간의 거리는 모두가 동일하게 된다.
전술한 대로, 신호 가공부(1420)는 반사음의 음원 위치의 각도 정보를 분석해서 k도 및 k도의 배수 중 어느 k도의 배수에 해당하는지를 확인한다. 이때, 신호 가공부(1420)는 정확하게 k도 및 k도의 배수에 해당하지 않는 반사음의 각도를 인접한 각도 중 수치상 가까운 쪽 각도로 결정한다.
또한, 도 16에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 적용되는 라우드스피커의 배열은 직각 사각형 형태로 배치될 수도 있다. 도 15에서는 라우드스피커 어레이가 원형을 이루고 있고 청취자가 정중앙에 있어서, 매 k도마다 라우드스피커와 청취자 간의 거리가 모두가 동일하게 된다. 하지만, 직각 사각형 형태로 배열된 라우드스피커 어레이에서는 매 k도의 위치에서 라우드스피커와 청취자 간의 거리가 동일하지 않다.
또한, 도 17에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 적용되는 라우드스피커의 배열은 직각 사각형의 네 개의 변 중 하나가 없는 'ㄷ' 자 형태로 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 적용되는 라우드스피커의 배열은 삼각형, 마름모 등 다양한 배열로 이루어질 수 있다. 또한, 청취자(200)의 청취 위치 또한 라우드스피커 배열의 정중앙만이 아니라 어느 한쪽으로 치우쳐 있을 수도 있다. 따라서 이러한 라우드스피커 배열 정보와 음원 위치 정보를 기초로 하여 반사음 신호의 각도별 음압을 재조정할 수도 있다.
도 18 은 본 발명에 따른 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 방법에 대한 제2 실시예 흐름도이다.
먼저, 입력부(1410)는 라우드스피커 배열 정보, 청취자의 위치로부터 정위하고자 하는 음원 위치에 대한 반사음의 음원 위치 정보, 재생하고자 하는 공간에 대한 반사음의 공간 임펄스 응답, 및 직접음의 음원 신호를 입력받는다(1802).
이후, 신호 가공부(1420)는 입력부(1410)에서 입력받은 라우드스피커 배열 정보와 청취자의 위치로부터 정위하고자 하는 음원 위치에 대한 반사음의 음원 위치 정보를 분석하여 각 라우드스피커 간 각도와, 각 라우드스피커로부터 재생하고자 하는 반사음 위치까지의 거리를 구한다. 그리고 신호 가공부(1420)는 각 라우드스피커의 재생 각도와, 각 라우드스피커와 반사음의 음원 위치 간 거리를 이용하여 반사음의 재생 각도에 해당하는 라우드스피커를 확인한다(1804).
그리고 신호 가공부(1420)는 입력부(1410)에서 입력받은 재생하고자 하는 공간에 대해서 반사음의 공간 임펄스 응답의 각도 또는 파워 중 적어도 하나를 각 라우드스피커 간 각도 배수 및 반사음의 음원 위치까지의 거리에 맞게 조정한다(1806). 이때, 신호 가공부(1420)는 반사음의 재생 각도가 k도 각도 배수에 해당하지 않으면, 반사음의 재생 각도를 기준으로 인접한 라우드스피커 중 각도 차이가 적은 쪽의 라우드스피커로 결정하게 된다.
이후, 신호 처리부(1430)는 신호 가공부(1420)에서 조정된 공간 임펄스 응답과, 입력부(1410)에서 입력받은 직접음의 음원 신호를 컨벌루션하여 각각의 라우드스피커에 할당할 반사음 신호를 산출한다(1808).
이후, 재생부(1440)는 신호 처리부(1430)에서 산출된 반사음 신호를 신호 가공부(1420)에서 확인된 각각의 라우드스피커를 통해 재생한다(1810).
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다.　또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
도 1 은 본 발명의 이해를 돕기 위한 음장 합성을 이용한 입체 음장 재생 장치의 일실시예 구성도,
도 2 는 평면상의 음장만이 고려된 반사음 분포에 대한 예시도,
도 3 은 시간에 따른 직접음과 반사음의 크기를 비교하여 나타낸 도면,
도 4 내지 도 6 은 음장 합성을 이용한 입체 음장 재생 장치에 적용되는 라우드스피커의 배열에 대한 예시도,
도 7 은 본 발명의 이해를 돕기 위한 음장 합성을 이용한 입체 음장 재생 방법에 대한 일실시예 흐름도,
도 8 은 본 발명에 따른 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치의 제1 실시예 구성도,
도 9 는 본 발명에 적용되는 패닝 방식에 대한 일실시예 설명도,
도 10 내지 도 12 는 본 발명의 제1 실시예에 적용되는 라우드스피커의 배열에 대한 예시도,
도 13 은 본 발명에 따른 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 방법에 대한 제1 실시예 흐름도,
도 14 는 본 발명에 따른 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치의 제2 실시예 구성도,
도 15 내지 도 17 은 본 발명의 제2 실시예에 적용되는 라우드스피커의 배열에 대한 예시도,
도 18 은 본 발명에 따른 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 방법에 대한 제2 실시예 흐름도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
800, 1400: 입체 음장 재생 장치 810, 1410: 입력부
820, 1430: 신호 처리부 830, 1420: 신호 가공부
840, 1440: 재생부

Claims (24)

  1. 입체 음장 재생 장치에 있어서,
    반사음 재생을 위한 정보를 입력받기 위한 입력 수단;
    상기 입력받은 반사음 재생을 위한 정보를 기초로 하여 패닝(Panning) 방식을 적용하기 위한 라우드스피커를 선정하고 반사음 신호를 산출하기 위한 신호 처리 수단;
    상기 산출된 반사음 신호를 상기 패닝 방식에 따라 가상의 음상에 정위시키기 위한 신호 가공 수단; 및
    상기 정위시킨 반사음 신호를 상기 선정된 라우드스피커를 통해 재생하기 위한 재생 수단
    을 포함하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 신호 가공 수단은,
    상기 산출된 반사음 신호의 각도 성분을 분석하여 한 쌍의 라우드스피커에 상기 산출된 반사음 신호를 할당하여, 상기 산출된 반사음 신호를 가상의 음상에 정위시키는 것을 특징으로 하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 신호 가공 수단은,
    상기 산출된 반사음 신호를, 상기 한 쌍의 라우드스피커를 이용하는 일정파워패닝(Constant Power Panning Law) 방식 및 가상의 음상을 거리에 따라 보정하는 역제곱의 법칙(Inverse Square Law)을 이용하여 가상의 음상에 정위시키는 것을 특징으로 하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 수단은,
    라우드스피커 배열 정보, 반사음의 음원 위치 정보, 반사음의 공간 임펄스 응답, 및 직접음의 음원 신호를 입력받고,
    상기 신호 처리 수단은,
    상기 입력받은 라우드스피커 배열 정보 및 반사음의 음원 위치 정보를 기초로 하여 패닝(Panning) 방식을 적용하기 위한 복수의 라우드스피커를 선정하고, 상기 입력받은 반사음의 공간 임펄스 응답과 직접음의 음원 신호를 컨벌루션하여 반사음 신호를 산출하는 것을 특징으로 하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 신호 처리 수단은,
    상기 입력받은 라우드스피커 배열 정보 및 반사음의 음원 위치 정보로부터 상기 반사음의 음원 위치와 각 라우드스피커 간 각도 및 거리를 확인하여, 패닝(Panning) 방식을 적용하기 위한 상기 복수의 라우드스피커를 선정하는 것을 특징으로 하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 신호 처리 수단은,
    패닝 방식을 적용하기 위하여, 상기 라우드스피커의 배열 종류에 따라 서로 다른 라우드스피커를 선정하는 것을 특징으로 하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치.
  7. 입체 음장 재생 장치에 있어서,
    반사음 재생을 위한 정보를 입력받기 위한 입력 수단;
    상기 입력받은 반사음 재생을 위한 정보를 기초로 하여 반사음의 재생 각도에 해당하는 라우드스피커를 확인하고, 상기 확인된 라우드스피커에 맞게 반사음의 공간 임펄스 응답을 조정하기 위한 신호 가공 수단;
    상기 조정된 반사음의 공간 임펄스 응답과 직접음의 음원 신호로부터 반사음 신호를 산출하기 위한 신호 처리 수단; 및
    상기 산출된 반사음 신호를 상기 확인된 라우드스피커를 통해 재생하기 위한 재생 수단
    을 포함하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 입력 수단은,
    라우드스피커 배열 정보, 반사음의 음원 위치 정보, 상기 반사음의 공간 임펄스 응답, 및 상기 직접음의 음원 신호를 입력받고,
    상기 신호 가공 수단은,
    상기 입력받은 라우드스피커 배열 정보 및 반사음의 음원 위치 정보를 기초로 하여 반사음의 재생 각도에 해당하는 상기 라우드스피커를 확인하고, 상기 확인된 라우드스피커에 맞게 상기 입력받은 반사음의 공간 임펄스 응답을 조정하는 것을 특징으로 하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 신호 가공 수단은,
    상기 입력받은 라우드스피커 배열 정보 및 반사음의 음원 위치 정보로부터 구한 각 라우드스피커의 재생 각도와 '상기 각 라우드스피커와 반사음의 음원 위치 간 거리'를 이용하여 반사음의 재생 각도에 해당하는 상기 라우드스피커를 확인하는 것을 특징으로 하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 신호 가공 수단은
    소정 각도의 배수로 이루어진 상기 각 라우드스피커의 재생 각도와 반사음의 재생 각도의 비교를 통하여 반사음의 재생 각도에 해당하는 상기 라우드스피커를 확인하는 것을 특징으로 하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 신호 가공 수단은,
    반사음의 재생 각도가 상기 소정 각도의 배수에 해당하지 않으면, 반사음의 재생 각도를 기준으로 인접한 라우드스피커 중 각도 차이가 적은 쪽의 라우드스피커를 반사음의 재생 각도에 해당하는 상기 라우드스피커로 확인하는 것을 특징으로 하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 신호 가공 수단은,
    상기 확인된 라우드스피커에 맞게 상기 반사음의 공간 임펄스 응답에 대한 각도 또는 파워를 조정하는 것을 특징으로 하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 장치.
  13. 입체 음장 재생 방법에 있어서,
    반사음 재생을 위한 정보를 입력받는 입력 단계;
    상기 입력받은 반사음 재생을 위한 정보를 기초로 하여 패닝(Panning) 방식을 적용하기 위한 라우드스피커를 선정하고 반사음 신호를 산출하는 신호 처리 단계;
    상기 산출된 반사음 신호를 상기 패닝 방식에 따라 가상의 음상에 정위시키는 신호 가공 단계; 및
    상기 정위시킨 반사음 신호를 상기 선정된 라우드스피커를 통해 재생하는 재생 단계
    를 포함하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 신호 가공 단계는,
    상기 산출된 반사음 신호의 각도 성분을 분석하여 한 쌍의 라우드스피커에 상기 산출된 반사음 신호를 할당하여, 상기 산출된 반사음 신호를 가상의 음상에 정위시키는 것을 특징으로 하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 방법.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 신호 가공 단계는,
    상기 산출된 반사음 신호를, 상기 한 쌍의 라우드스피커를 이용하는 일정파워패닝(Constant Power Panning Law) 방식 및 가상의 음상을 거리에 따라 보정하는 역제곱의 법칙(Inverse Square Law)을 이용하여 가상의 음상에 정위시키는 것을 특징으로 하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 방법.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 입력 단계는,
    라우드스피커 배열 정보, 반사음의 음원 위치 정보, 반사음의 공간 임펄스 응답, 및 직접음의 음원 신호를 입력받고,
    상기 신호 처리 단계는,
    상기 입력받은 라우드스피커 배열 정보 및 반사음의 음원 위치 정보를 기초로 하여 패닝(Panning) 방식을 적용하기 위한 복수의 라우드스피커를 선정하고, 상기 입력받은 반사음의 공간 임펄스 응답과 직접음의 음원 신호를 컨벌루션하여 반사음 신호를 산출하는 것을 특징으로 하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 신호 처리 단계는,
    상기 입력받은 라우드스피커 배열 정보 및 반사음의 음원 위치 정보로부터 상기 반사음의 음원 위치와 각 라우드스피커 간 각도 및 거리를 확인하여, 패닝(Panning) 방식을 적용하기 위한 상기 복수의 라우드스피커를 선정하는 것을 특징으로 하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 신호 처리 단계는,
    패닝 방식을 적용하기 위하여, 상기 라우드스피커의 배열 종류에 따라 서로 다른 라우드스피커를 선정하는 것을 특징으로 하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 방법.
  19. 입체 음장 재생 방법에 있어서,
    반사음 재생을 위한 정보를 입력받는 입력 단계;
    상기 입력받은 반사음 재생을 위한 정보를 기초로 하여 반사음의 재생 각도에 해당하는 라우드스피커를 확인하고, 상기 확인된 라우드스피커에 맞게 반사음의 공간 임펄스 응답을 조정하는 신호 가공 단계;
    상기 가공된 반사음의 공간 임펄스 응답과 직접음의 음원 신호로부터 반사음 신호를 산출하는 신호 처리 단계; 및
    상기 산출된 반사음 신호를 상기 확인된 라우드스피커를 통해 재생하는 재생 단계
    를 포함하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 입력 단계는,
    라우드스피커 배열 정보, 반사음의 음원 위치 정보, 상기 반사음의 공간 임펄스 응답, 및 상기 직접음의 음원 신호를 입력받고,
    상기 신호 가공 단계는,
    상기 입력받은 라우드스피커 배열 정보 및 반사음의 음원 위치 정보를 기초로 하여 반사음의 재생 각도에 해당하는 상기 라우드스피커를 확인하고, 상기 확인된 라우드스피커에 맞게 상기 입력받은 반사음의 공간 임펄스 응답을 조정하는 것을 특징으로 하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 신호 가공 단계는,
    상기 입력받은 라우드스피커 배열 정보 및 반사음의 음원 위치 정보로부터 구한 각 라우드스피커의 재생 각도와 '상기 각 라우드스피커와 반사음의 음원 위치 간 거리'를 이용하여 반사음의 재생 각도에 해당하는 상기 라우드스피커를 확인하는 것을 특징으로 하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 방법.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 신호 가공 단계는
    소정 각도의 배수로 이루어진 상기 각 라우드스피커의 재생 각도와 반사음의 재생 각도의 비교를 통하여 반사음의 재생 각도에 해당하는 상기 라우드스피커를 확인하는 것을 특징으로 하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 신호 가공 단계는,
    반사음의 재생 각도가 상기 소정 각도의 배수에 해당하지 않으면, 반사음의 재생 각도를 기준으로 인접한 라우드스피커 중 각도 차이가 적은 쪽의 라우드스피커를 반사음의 재생 각도에 해당하는 상기 라우드스피커로 확인하는 것을 특징으로 하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 신호 가공 단계는,
    상기 확인된 라우드스피커에 맞게 상기 반사음의 공간 임펄스 응답에 대한 각도 또는 파워를 조정하는 것을 특징으로 하는 반사음 재생을 위한 입체 음장 재생 방법.
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