KR20110119339A - 박자 연동 음상 이동 음원파일 제작 및 그 서비스 방법 - Google Patents

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Abstract

현재까지 입체음향 분야에 연구는 이와 같이 음향이 발생 된 원래 공간의 음향감을 가정이나 공연장 등의 실제 물리공간이나 헤드폰 사용자의 음상공간에서 정위 시켜 충실히 재생 또는 실감구현하기 위한 방법에 대한 연구가 대부분이었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고정된 위치의 음원을 재현하는 기술을 확장하여 음악 등의 음원이 박자나 리듬에 연동 되어 (또는 사전에 디자인 된 시간과 위치 좌표에 따라) 이동하도록 음원파일을 변환 시키는 효과적인 방법의 고안과, 이렇게 변환 시킨 이동 실감 음원을, 이어폰을 사용하여 음악을 청취하는 상이한 머리전달함수를 가진 다수의 이동단말기 사용자에게 서비스하는 데 따른 문제점을 해결하는 방법을 고안하였다.

Description

박자 연동 음상 이동 음원파일 제작 및 그 서비스 방법 {Music synthesis technique for synchroning with rhythm and it's service method}
입체음향, 음원서비스
본 발명은 가상 입체 음향 제공 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이어폰을 사용하는 휴대용 음악재생 장치 사용자를 위해 음악이나 음원이 박자나 리듬 등에 연동 되어 가상의 음상 공간에서 동적 위치이동을 실현함에 의하여 기존의 기술들과 같이 고정된 음원의 입체감만을 구현하는 것이 아니라 음상 공간에서 음악이 춤을 추는 듯한 이동적 실감을 제공하는 음원 파일 제작 방법과 이를 서비스하기 위한 방법의 고안에 관한 것이다.
근래 들어, 저장매체 및 오디오 부호화 기술이 발달함에 따라 기존의 모노 사운드 및 2차원 스테레오 사운드에서 벗어나, 다채널의 입체 음향을 제공하는 다양한 저장매체 및 오디오 시스템이 등장하고 있다.
그 중 하나인 돌비 AC-3 서라운드 입체음향 시스템은 중앙, 좌측, 우측에 좌측 서라운드, 우측 서라운드와 중앙의 서브우퍼(sub-woofer)를 추가한 형태로 5.1채널이라고도 한다.
부호화한 AC-3 데이터는 각 해독 방법에 따라 모노, 스테레오, 돌비매트릭스(Dolby matrix), 그리고 5 또는 5.1채널의 디지털 서라운드로 재생할 수 있다. 현재 영화에서는 AC-3방식의 녹음이 보편화하였으며, 미국의 HDTV와 DVD에서도 AC-3 방식의 오디오를 채택하고 있다. DTS는 디지털 극장 시스템(Digital Theater Systems, 이하 'DTS' 라 함)의 약자로, 1993년에 개발된 영화나 음악에 사용되는 다채널 서라운드 부호화 기술의 명칭이다. DTS는 높고 유연한 압축 알고리즘을 가지고 있어, 최대 샘플링 주파수로 192kHz, 24bit로 양자화가 가능하여 일반 CD의 녹음 방식인 선형 PCM 코딩(44.1kHz, 16bit) 방식과 비교하여 완벽에 가까운 원음 재생이 가능하다.
다채널 입체음향을 제공하는 대표적 매체로 점차 대중화되고 있는 DVD는 다채널 음향 신호를 PCM, 돌비 AC-3, MPEG 오디오 방식 등으로 압축하고 있으며, 최근 DTS 방식으로 압축하는 타이틀도 점차 증가하고 있는 추세이다.
또한, 가정용 극장 시스템(Home Theater System)의 보급으로 일반 가정에서도 영화관 수준의 긴장감 넘치는 입체음향을 체험할 수 있다.
최근 들어, 초고속 인터넷 및 이동통신 단말기가 일반 대중에게 보편적으로 사용되면서, 인터넷 망 및 무선망을 통한 방송 서비스를 포함하여 주문형 오디오(Audio On Demand) 및 주문형 비디오(Video On Demand) 등의 멀티미디어 서비스가 보편화되고 있고, 3차원 입체 영상과 사운드를 제공하는 서비스가 시도되고 있다.
이처럼, 일반 대중의 관심이 점점 높아지고 있는 다채널 음향 시스템은 채널 수만큼의 스피커가 필요한데, 이는 곧 설치 비용과 공간상의 문제가 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방안으로, 다채널의 입체 음향을 2채널의 가상 입체음향으로 변환한 후, 기존의 2채널 헤드폰 및 스피커로 재생하는 방법에 대한 많은 연구가 수행되고 있다.
다채널의 입체음향을 2채널의 가상 입체음향으로 변환하는 대표적인 방법은 머리 전달 함수(Head Related Transfer Function: HRTF)를 이용하여 음상 정위하는 방법으로, 실제 스피커의 위치에 음원을 가상 배치함으로써 청취자는 실제다 채널 스피커를 통해 듣는 것과 같은 입체감을 느낀다.
현재까지 입체음향 분야에 연구는 이와 같이 음향이 발생 된 원래 공간의 음향 감을 가정이나 공연장 등의 실제 물리공간이나 헤드폰 사용자의 음상 공간에서 정위 시켜 충실히 재생 또는 실감구현하기 위한 방법에 대한 연구가 대부분이었다.
또한, 이러한 연구의 기본 가정은 원래의 음향공간에서 음원들이 고정된 위치에 존재한다는 것이었다. 즉 가수나 악기들이 무대에 고정 위치된 상태에서의 음장을 입체적으로 재현하기 위하여 머리전달 함수를 사용하는 기술들이 개발 되어왔다.
그러나 이때 사용되는 무반향 조건에서의 임펄스 응답(Impulse Response)의 형태로 표현되는 머리전달 함수는 사람의 두상이나 어깨, 두발 등의 형태에 따라 이 머리전달함수의 값이 달라지므로 보편적으로 사용되는 데는 제한이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 고정된 위치의 음원을 재현하는 기술을 확장하여 음악 등의 음원이 박자나 리듬에 연동 되어 (또는 사전에 디자인된 시간과 위치 좌표에 따라) 이동하도록 음원 파일을 변환 시키는 효과적인 방법의 고안과, 이렇게 변환 시킨 이동 실감 음원을, 이어폰을 사용하여 음악을 청취하는 상이한 머리전달함수를 가진 다수의 이동단말기 사용자에게 서비스하는 데 따른 문제점을 해결하는 방법을 고안해 내는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따른 박자에 연동되어 음원의 위치 가 이동되는 입체감을 제공하는 음원 파일을 제작하는 장치는,
사용자들의 평균신체조건들에 따라 분류된 적어도 하나 이상으로 표준화한 머리전달함수 벡터와 이들 표준 신체 유형별 벡터들로 구성된 머리전달함수 표준 데이타베이스부; 음원(음악)에서 박자나 리듬을 추출하는 음원 패턴 추출부; 음상 공간상에 음원이 이동할 노드(좌표)나 경로 선정을 위한 음원노드 이동궤적 설정부; 추출된 음원 패턴과 음원 노드 및 해당 음원 노드에서 해당되는 신체유형의 머리전달함수들을 결합하여 해당 시간에 해당 음상 공간상의 위치에서 음향이 발생하도록 하는 동적 입체음향 생성부를 포함한다.
또한, 본 발명의 특징에 따른 박자에 연동되어 음원의 위치가 이동되는 입체감을 제공하는 음원 파일을 제작하는 장치는,
1)음원(음악)에서 박자나 리듬 등의 시간에 따른 음원 패턴을 추출하는 단계;
2)사용자 신체 유형에 대응되는 사전에 준비된 표준 머리전달함수 벡터를 선택하는 단계;
3)음상공간에서 음원의 이동을 위해 음원이 비연속적으로 위치할 하나 이상의 노드를 설정하는 단계;
4) 시간에 따른 음원패턴과 설정된 노드들을 사용하여 시간에 따라 음원이 이동하는 경로를 디자인하는 단계;
5)음원파일의 정해진 시간 프레임 상의 음원 데이터(음악)를 해당 시간 프레임에 음원이 위치할 노드에서의 머리전달함수와 컨보루션 연산을 통하여 지정한 위치에서 상기 가상적인 입체음향이 재생되기 위해 음원 위상이 정위된 파일로 변환하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 특징에 따른 박자에 연동되어 음원의 위치가 이동되는 입체감을 제공하는 음원 파일을 제작하는 장치에서, 음원(음악)에서 박자나 리듬 등의 시간에 따른 음원 패턴을 추출하는 단계는
1) 모노 또는 스테레오 음악(음원)파일을 불러들이는 단계와
2)불러들인 파일을 디지탈 신호처리하여 박자와 박자 사이의 마디를 발견하는 단계
3)발견된 박자의 시간 위치를 기록하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 특징에 따른 박자에 연동되어 음원의 위치가 이동되는 입체감을 제공하는 음원 파일을 제작하는 장치에서, 사용자 신체 유형에 대응되는 사전에 준비된 표준 머리전달함수 벡터를 선택하는 단계는
1)다수의 사람을 대상으로 측정한 머리전달함수를 적어도 하나 이상의 유형으로 분류하고 분류된 그룹 별 샘플들의 평균값을 도출하는 단계
2)그룹별로 도출된 평균 머리전달함수와 선정된 음원 이동 패턴에 따라 이동하는 입체음향으로 합성한 이동입체 샘플 음원을 제작하는 단계
3) 제작된 입체 음원들을 사용자에게 들려주고 사용자가 이 중에서 가장 좋은 입체감이 느껴지는 표준샘플을 선택하게 하는 단계
4)선택된 샘플 음원을 기준으로 하여 사용자에게 가장 근접한 머리전달함수의 표준유형을 결정하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명의 특징에 따른 박자에 연동되어 음원의 위치가 이동되는 입체감을 제공하는 음원 파일을 제작하는 장치에서, 음상 공간에서 음원의 이동을 위해 음원이 비연속적으로 위치할 하나 이상의 노드를 설정하는 단계는
1) 사용자의 가상 음상 공간을 도식화하여 보여주는 소프트웨어적 기능
2) 음원이 위치할 노드를 선정하도록 하는 사용자 인터페이스를 제공하는 기능
3) 선정된 노드 정보를 데이타화 하여 저장하는 기능을 포함한다.
또한, 본 발명의 특징에 따른 박자에 연동되어 음원의 위치가 이동되는 입체감을 제공하는 음원 파일을 제작하는 장치에서, 시간에 따른 음원 패턴과 설정된 노드들을 사용하여 시간에 따라 음원이 이동하는 경로를 디자인하는 단계는
1) 설정된 노드를 파일 변환자에게 보여주는 인터페이스를 제공하는 기능
2) 시간에 따른 음원 패턴 파일을 읽어들이고 음원을 음향으로 재생하는 기능
3)노드 디스플레이 화면에서 음원의 이동 위치를 음악의 패턴에 맞춰 지정할 수 있는 기능을 제공
4)음악과 동기 시켜 음원의 위치 노드 정보를 제공하는 데이터를 파일로 저장하는 기능을 포함한다.
본 발명에 따른 박자에 연동 되어 음원의 위치가 이동되는 입체감을 제공하는 음원 파일을 제작하는 장치 및 그 서비스 방법은 이동단말기와 이어폰을 사용하는 음악(음원) 사용자에게 음원이 박자에 맞춰 음상 공간에서 리드믹 하게 이동하는 공간이동 입체 음향 감을 제공할 수 있다. 이를 통해서 고정된 음원 위치를 재생하는 현재의 음원(예; mp3파일 등) 서비스 시장을 박자연동 이동입체 음향 음원 시장으로 진화시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 기술을 사용하여 음악에 맞는 다양한 음악 이동 실감 콘텐츠를 생산하여 부가가치를 높일 수 있다.
도2는 HRTF 자료를 이용한 음원파일을 생성하는 방법론으로 도201의 음상공간에서 음원이동 노드를 설정하는 절차이며, 노드가 설정된 음원는 도203의 유형별 대표적인 모델링 자료를 검색하여 개인의 특성에 맞추어 사용되는 자료이다.
도202의 음원노드에서의 HRTF 선정은 기본적으로 1에서 10개의 HRTF 자료가 있을 경우 자기 자신과 가장 잘 맞는 데이타를 선정하여 설정하는 절차이다.
도205의 음악파일은 일반 MP3 파일을 가정시에 박자/리듬 파일을 추출하는 도206절차를 거쳐 음원을 분리하고 도207에서 개인의 취향에 맞게 노드 점프 형태를 선정하여 도208에 음원노드 이동 시나리오를 설정하게 된다, 도209는 도205의 음악파일의 음성부분과 도208의 박자/리듬 분리된 음원과 도208의 음원노드 이동 시나리오 설정 값을 종합적으로 합성하는 프로세서 절차이다, 도209의 이동 3D 음악을 합성하여 도210의 이동 3D 음악 파일을 생성하는 절차를 설명하였다.
본 발명의 특징에 따른 박자에 연동되어 음원의 위치가 이동되는 입체감을 제공하는 음원 파일을 제작하는 장치 및 서비스 방법의 한가지 실시예는
첫째; 박자 연동 입체 음원으로 변환하고자 하는 모노 또는 스테레오 원음(음악)을 음원 패턴 추출부(206)에 입력하여 음원(음악)에서 박자나 리듬 등의 시간에 따른 음원 패턴을 추출하는 단계;
둘째; 사용자 표준 신체 유형별로 사전에 준비된 표준 머리전달함수 벡터를 데이터베이스(203)에 준비하고
셋째; 노드설정부(202)를 통과 시켜 음상 공간에서 음원의 이동을 위해 음원이 비연속적으로 위치할 하나 이상의 노드를 설정한다.
넷째; 첫번째 단계에서 추출한 시간에 따른 음원패턴과 세번째 단계에서 설정된 노드들을 사용하여 시간에 따라 음원이 이동하는 경로를 디자인한다.
다섯째; 음원 파일의 정해진 시간 프레임 상의 음원 데이터(음악)를 해당 시간 프레임에 음원이 위치할 노드에서의 모든 유형의 머리전달함수와 컨보루션 연산을 통하여 지정한 위치에서 상기 가상적인 입체음향이 재생되기 위해 음원 위상이 정위된 모든 표준 신체 유형별 파일로 변환하여 저장한다.
여섯째; 모든 신체 유형별로 표준 머리전달함수 벡터를 사용하여 샘플 음원들을 제작하여 저장한다.
일곱째; 서비스를 제공하기 위하여 사용자의 아이디와 패스워드를 입력하게 하고 여섯 번째에서 준비한 샘플 음원들을 청취하게 하고 가장 공간적 실감이 느껴지는 샘플의 타입을 선택하도록 한다.
여덟째; 시용자가 선택한 샘플타입을 사용자 아이디와 함께 저장한다.
아홉째; 사용자에게 음원 서비스를 위한 다운로드용 음원 파일 리스트를 디스플레이하고 사용자가 다운로드를 선택하게 한다.
열째; 선택된 음원(음악)은 사용자 선택 신체표준유형에 맞춰 변환된 파일을 다운로드 시킨다.
도면과 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다
가. HRTF : 머리전달함수
나. AC-3 : 디지털 녹음 방식

Claims (6)

  1. 박자에 연동되어 음원의 위치가 이동되는 입체감을 제공하는 음원 파일을 제작하는 장치 및 서비스 방법에 있어서
    사용자들의 평균신체조건들에 따라 분류된 적어도 하나 이상으로 표준화한 머리전달함수 벡타와 이들 표준 신체 유형별 벡타들로 구성된 머리전달함수 표준 데이타베이스부; 음원(음악)에서 박자나 리듬을 추출하는 음원 패턴 추출부; 음상공간 상에 음원이 이동할 노드(좌표)나 경로 선정을 위한 음원노드 이동궤적 설정부; 추출된 음원패턴과 음원노드 및 해당 음원 노드에서 해당되는 신체유형의 머리전달함수들을 결합하여 해당 시간에 해당 음상공간 상의 위치에서 음향이 발생하도록 하는
    동적 입체음향 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 박자 연동 음상 이동 음원제작 장치
  2. 제 1항에 있어서
    1)음원(음악)에서 박자나 리듬 등의 시간에 따른 음원 패턴을 추출하는 단계;
    2)사용자 신체 유형에 대응되는 사전에 준비된 표준 머리전달함수 벡터를 선택하는 단계;
    3)음상공간에서 음원의 이동을 위해 음원이 비연속적으로 위치할 하나 이상의 노드를 설정하는 단계;
    4) 시간에 따른 음원패턴과 설정된 노드들을 사용하여 시간에 따라 음원이 이동하는 경로를 디자인하는 단계;
    5)음원파일의 정해진 시간 프레임상의 음원 데이터(음악)를 해당 시간 프레임에 음원이 위치할 노드에서의 머리전달함수와 컨보루션 연산을 통하여 지정한 위치에서 상기 가상적인 입체음향이 재생되기 위해 음원 위상이 정위된 파일로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 박자 연동 음상 이동 음원제작 방법
  3. 제 2항에 있어서
    또한 본 발명의 특징에 따른 박자에 연동되어 음원의 위치가 이동되는 입체감을 제공하는 음원파일을 제작하는 장치에서, 음원(음악)에서 박자나 리듬 등의 시간에 따른 음원 패턴을 추출하는 단계는
    1) 모노 또는 스테레오 음악(음원)파일을 불러들이는 단계와
    2)불러들인 파일을 디지탈 신호처리하여 박자와 박자 사이의 마디를 발견하는 단계
    3)발견된 박자의 시간 위치를 기록하는 단계를 포함한다.
  4. 제 2항에 있어서
    사용자 신체 유형에 대응되는 사전에 준비된 표준 머리전달함수 벡터를 선택하는 단계는
    1)다수의 사람을 대상으로 측정한 머리전달함수를 적어도 하나 이상의 유형으로 분류하고 분류된 그룹 별 샘플들의 평균값을 도출하는 단계
    2)그룹별로 도출된 평균 머리전달함수와 선정된 음원 이동 패턴에 따라 이동하는 입체음향으로 합성한 이동입체 샘플 음원을 제작하는 단계
    3) 제작된 입체 음원들을 사용자에게 들려주고 사용자가 이 중에서 가장 좋은 입체감이 느껴지는 표준샘플을 선택하게 하는 단계
    4)선택된 샘플 음원을 기준으로 하여 사용자에게 가장 근접한 머리전달함수의 표준유형을 결정하는 단계를 포함한다.
  5. 제 2항에 있어서
    음상공간에서 음원의 이동을 위해 음원이 비연속적으로 위치할 하나 이상의 노드를 설정하는 단계는
    1) 사용자의 가상 음상 공간을 도식화하여 보여주는 소프트웨어적 기능
    2) 음원이 위치할 노드를 선정하도록 하는 사용자 인터페이스를 제공하는 기능
    3) 선정된 노드 정보를 데이타화 하여 저장하는 기능을 포함한다.
  6. 제 2항에 있어서
    시간에 따른 음원패턴과 설정된 노드들을 사용하여 시간에 따라 음원이 이동하는 경로를 디자인하는 단계는
    1) 설정된 노드를 파일 변환자에게 보여주는 인터페이스를 제공하는 기능
    2) 시간에 따른 음원패턴 파일을 읽어들이고 음원을 음향으로 재생하는 기능
    3)노드 디스플레이 화면에서 음원의 이동 위치를 음악의 패턴에 맞춰 지정할 수 있는 기능을 제공
    4)음악과 동기 시켜 음원의 위치 노드 정보를 제공하는 데이타를 파일로 저장하는 기능을 포함한다.


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