KR20150047334A - 다채널 오디오 신호 생성 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 다채널 오디오 신호 생성 방법은, 복수의 스피커들의 위치들을 꼭지점으로 하는 복수의 다각형들로 표현하는 단계; 객체 사운드의 위치를 획득하는 단계; 상기 복수의 다각형들과 상기 객체 사운드의 위치간 거리들을 산출하는 단계; 상기 산출된 거리들을 근거로 상기 복수의 다각형들 중 하나를 선택하는 단계; 및 상기 객체 사운드를 상기 선택된 다각형에 해당하는 스피커들에 매핑함으로써, 상기 스피커들에 대응하는 다채널 오디오 신호를 생성하는 단계를 포함한다.

Description

다채널 오디오 신호 생성 방법 및 이를 수행하기 위한 장치 {Method of generating multi-channel audio signal and apparatus for performing the same}
본 발명은 객체 사운드의 위치에 기반한 다채널 오디오 신호를 생성하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
최근 풍부한 음향 효과를 주기 위한 다채널 스피커 시스템이 널리 사용된다. 이러한 다채널 스피커 시스템에서는 복수의 스피커를 각각의 채널별로 제어함으로써 입체적인 음향을 재현할 수 있다.
예를 들어, 객체의 위치에서 실제로 소리가 나는 것처럼 하기 위해 시스템에 포함된 복수의 스피커들 중에서 일부에서만 객체에 대응되는 음향이 나오도록 하거나, 또는 일부의 스피커들에서는 다른 스피커들보다 객체에 대응되는 음향이 더 크게 나오도록 할 수 있다. 구체적인 예를 들면, 영화에서 자동차가 나오면 화면상의 자동차의 위치에 대응되는 스피커에서 자동차의 엔진음이 나오도록 하고, 자동차가 이동하면 이동 경로에 대응되는 스피커들에서 자동차의 엔진음이 나오도록 함으로써 시청자는 마치 실제 눈앞에서 자동차가 이동하는 듯한 느낌을 받을 수 있다.
이와 같은 3차원 입체음향 효과를 낼 때, 객체의 위치 주변의 일부 스피커만을 이용하여 객체의 음향을 재현함으로써 효율성을 높이고 입체음향의 효과를 극대화할 수 있다. 따라서, 객체의 위치 정보를 이용하여 가상 공간에서의 객체의 위치에 가장 가깝게 존재하는 일정 개수의 스피커들을 선택할 필요가 있다. 예를 들어, 3개의 스피커를 이용하여 객체의 3차원 입체음향을 재현하는 VBAP(Vector Base Amplitude Panning)기술을 이용할 경우 복수의 스피커 중에서 각 객체에 대응되는 3개의 스피커를 선택해야 한다.
그런데, 일반적으로 표현해야 할 객체의 수가 동시에 여러 개인 경우가 많고, 또한 각각의 객체는 이동을 하기도 하므로 각 객체에 대응되는 스피커들을 선택하는데 걸리는 시간을 최소화할 필요가 있다.
다채널 스피커 시스템에서 객체 사운드의 위치 기반 3차원 입체음향을 재현하기 위한 다채널 오디오 신호 생성 방법 및 장치를 제공하고자 한다. 특히, 시스템에 포함된 복수의 스피커들 중에서 객체의 사운드를 재현할 복수의 스피커들을 신속하게 선택하는 방법을 제공하고자 한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 오디오 신호의 생성 방법은, 복수의 스피커들의 위치들을 꼭지점으로 하는 복수의 다각형들로 표현하는 단계; 객체 사운드의 위치를 획득하는 단계; 상기 복수의 다각형들과 상기 객체 사운드의 위치간 거리들을 산출하는 단계; 상기 산출된 거리들을 근거로 상기 복수의 다각형들 중 하나를 선택하는 단계; 및 상기 객체 사운드를 상기 선택된 다각형에 해당하는 스피커들에 매핑함으로써, 상기 스피커들에 대응하는 다채널 오디오 신호를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 거리들을 산출하는 단계는, 상기 복수의 다각형들 각각에 대하여 상기 복수의 다각형상의 임의의 점을 기준점으로 선택하는 단계; 및 상기 선택된 기준점들과 상기 객체 사운드의 위치간의 거리들을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
한편, 어느 하나의 프레임에 대하여 상기 다채널 오디오 신호를 생성하는 단계가 수행된 이후에 다음 프레임에서 상기 객체 사운드의 위치가 변경되는 경우, 상기 객체 사운드의 변경된 위치를 파악하는 단계; 상기 복수의 다각형들의 일부와 상기 객체 사운드의 변경된 위치와의 거리들을 산출하는 단계; 상기 산출된 거리들을 근거로 상기 복수의 다각형들의 일부 중 하나를 선택하는 단계; 및 상기 객체 사운드를 상기 선택된 다각형에 해당하는 스피커들에 매핑함으로써, 상기 스피커들에 대응하는 다채널 오디오 신호를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
그리고 이때, 상기 복수의 다각형들의 일부와 상기 객체 사운드의 변경된 위치와의 거리들을 산출하는 단계는, 상기 복수의 다각형들 중 상기 어느 하나의 프레임에 대하여 선택된 다각형으로부터 일정 범위 내에 존재하는 다각형들을 선택하는 단계; 및 상기 선택된 일정 범위 내에 존재하는 다각형들에 대해서만 상기 객체 사운드의 변경된 위치와의 거리들을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 오디오 신호 생성 장치는, 다채널 오디오 신호 생성 장치에 있어서, 객체 사운드의 위치를 획득하는 위치 정보 수집부; 객체 사운드를 획득하는 객체 사운드 수신부; 복수의 스피커들의 위치들을 꼭지점으로 하는 복수의 다각형들 각각과 상기 객체 사운드의 위치간 거리들을 산출한 후, 산출된 거리들을 근거로 상기 복수의 다각형들 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 다각형에 해당하는 스피커들을 선택하는 스피커 선택부; 상기 선택된 스피커들에 대하여 상기 객체 사운드를 재구성하는 객체 사운드 재구성부; 및 상기 재구성된 객체 사운드를 상기 선택된 스피커들이 출력하도록 하는 다채널 오디오 신호를 출력하는 채널 제어부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 스피커 선택부는, 상기 복수의 스피커들의 위치들을 꼭지점으로 하는 복수의 다각형들로 표현하는 메쉬 구조 표현부; 상기 복수의 다각형들과 객체 사운드의 위치간 거리들을 산출하는 거리 산출부; 및 상기 산출된 거리들을 근거로 상기 복수의 다각형들 중 하나를 선택하는 거리 비교부를 포함할 수 있다.
또한 이때, 상기 거리 산출부는 상기 복수의 다각형들 각각에 대하여 상기 복수의 다각형상의 임의의 점을 기준점으로 선택하고, 상기 선택된 기준점들과 상기 객체의 위치간의 거리들을 산출할 수 있다.
한편, 어느 하나의 프레임에 대하여 다채널 오디오 신호가 생성된 이후에 다음 프레임에서 상기 객체 사운드의 위치가 변경되는 경우, 상기 거리 산출부는 상기 객체 사운드의 변경된 위치를 파악하고, 상기 복수의 다각형들의 일부와 상기 객체 사운드의 변경된 위치와의 거리들을 산출할 수 있다.
또한 이때, 상기 거리 산출부는 상기 복수의 다각형들 중 상기 어느 하나의 프레임에 대하여 선택된 다각형으로부터 일정 범위 내에 존재하는 다각형들을 선택하고, 상기 선택된 일정 범위 내에 존재하는 다각형들에 대해서만 상기 객체 사운드의 변경된 위치와의 거리들을 산출할 수 있다.
다채널 스피커 시스템의 스피커들의 위치들을 꼭지점으로 하는 다각형들과 객체의 위치간 거리들을 산출하고, 산출된 거리에 기초하여 다각형을 선택함으로써 객체 사운드를 재생할 스피커들을 신속하게 선택할 수 있는 장점이 있다.
또한, 객체가 이동하는 경우 객체의 이동 전에 선택된 다각형과 인접한 다각형들에 대하여만 객체의 이동 후 위치와의 거리들을 산출함으로써 계산량을 줄여 신속한 스피커 선택이 가능한 장점이 있다.
도 1은 일반적인 객체 사운드 재생 장치를 도시한 도면이다.
도 2는 VBAP 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 5채널 스피커 시스템을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 5채널 스피커 시스템을 삼각형의 메쉬 구조로 표현한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 스피커 시스템에 표현된 메쉬 구조에서 객체의 위치와 삼각형들간의 거리를 산출하는 과정을 도시한 도면이다.
도 6은 NHK가 제안하고 MPEG H 3D AUDIO 표준에서 다루는 22.2 채널 스피커 시스템을 도시한 도면이다.
도 7은 NHK가 제안하고 MPEG H 3D AUDIO 표준에서 다루는 22.2 채널 스피커 시스템에 포함된 스피커들의 위치를 나타낸 표이다.
도 8은 NHK가 제안하고 MPEG H 3D AUDIO 표준에서 다루는 22.2 채널 스피커 시스템을 각각의 꼭지점에 스피커를 포함하는 삼각형의 메쉬 구조로 표현한 도면이다.
도 9는 도 6의 22.2 채널 스피커 시스템에 표현된 삼각 메쉬 구조에 포함된 일부 삼각형들을 표시한 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 사운드 재생 장치를 도시한 도면이다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 사운드의 위치에 기반한 다채널 오디오 신호 생성 방법을 설명하기 위한 순서도들이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 실시예들의 특징을 보다 명확히 설명하기 위하여 이하의 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 널리 알려져 있는 사항들에 관해서는 자세한 설명은 생략하기로 한다.
우선 본 발명의 실시예들을 설명하기에 앞서 본 발명의 실시를 위한 기초가 되는 객체 사운드의 위치 기반 입체음향을 재현하는 기술에 대해서 설명한다.
도 1은 일반적인 객체 사운드 재생 장치를 도시한 도면이다. 도 1을 참조하면 객체 사운드 재구성 장치(10)는 M개의 객체들 각각에 대한 사운드 및 메타 데이터를 입력받아 N개의 채널에 대한 제어신호들을 출력한다. 이때, 제1 내지 제 M 객체 사운드 및 제1 내지 제M 메타 데이터는 각각 제1 내지 제M 객체에 대응되며, 각각의 객체의 메타 데이터들은 각각의 객체 사운드의 위치 정보를 포함한다.
객체 사운드 재생 장치(10)는 M개의 객체들 각각에 대한 사운드 및 위치 정보를 이용하여 각각의 객체의 위치에서 각각의 객체의 사운드가 재생되는 것과 같은 입체음향 효과를 낼 수 있도록 다채널 스피커 시스템을 제어한다.
어느 하나의 객체의 사운드를 재생하기 위해서는 해당 객체 사운드의 위치 정보로부터 객체 사운드의 위치를 파악하고, 파악된 위치에서 따라 해당 객체의 사운드를 출력할 스피커들을 선택한다. 그리고 선택된 스피커들에서 해당 객체의 사운드를 출력하도록 선택된 스피커들에 대응되는 제어신호들을 출력한다. 이때, 제1 내지 제N 채널 제어신호는 각각 제1 내지 제N 채널의 스피커를 제어하기 위한 신호들이다.
예를 들어, 제3 객체의 위치 정보를 분석한 결과 제3 객체의 위치에 대응되는 스피커들이 제4 내지 제6 채널의 스피커들이라면 제3 객체의 사운드를 제4 내지 제6 채널의 스피커에서 출력하도록 하는 제4 내지 제6 채널 제어신호를 출력한다.
한편, 어느 하나의 객체의 사운드를 재생함에 있어서, 객체 사운드의 위치에 기초하여 선택된 스피커들이 모두 동일한 음량으로 객체의 사운드를 출력하도록 할 수도 있지만 객체 사운드의 위치에 따라 각 스피커에서 출력하는 음량을 조절함으로써 객체 사운드의 위치 정밀도를 더 높일 수 있다. 예를 들어, 객체의 사운드를 출력하기로 선택된 스피커들 중에서 객체 사운드의 위치와 더 가까운 스피커에서 객체의 사운드를 더 크게 출력함으로써 객체 사운드의 위치를 더 정확하게 표현할 수 있다.
이와 같이 복수의 스피커들을 이용하여 객체 사운드의 위치에 기초한 3차원 입체음향을 재생하는 대표적인 방법으로 VBAP(Vector Base Amplitude Panning) 방법이 있다. VBAP 방법에 따르면, 3개의 스피커들을 이용하여 객체의 사운드를 재생하는데, 객체 사운드의 위치에 따라 각각의 스피커에 대응되는 이득(gain)을 산출하고, 산출된 이득을 대응되는 스피커에서 출력되는 객체 사운드의 음량에 곱한다.
도 2는 VBAP 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 2를 참조하면, 사용자(1)의 주위에는 3개의 스피커들(21, 22, 23)이 배치되고, 스피커들의 위치는 각각 위치 벡터 l1, l2, l3로 표현된다. 객체 사운드의 위치를 나타내는 위치 벡터 p는 다음의 수학식 1과 같다. p1, p2 및 p3은 각각 객체의 x축, y축 및 z축상의 좌표를 의미한다.
Figure pat00001
Figure pat00002
Figure pat00003
Figure pat00004
위치 벡터 l1, l2 및 l3의 스피커들에 대응되는 이득을 각각 g1, g2 및 g3이라고 하면 다음의 수학식 5와 같은 관계가 성립한다.
Figure pat00005
따라서, 다음의 수학식 6을 이용하면 객체 사운드의 위치 벡터와 스피커들 각각의 위치 벡터를 알면 스피커들 각각에 대응되는 이득을 구할 수 있다.
Figure pat00006
스피커들(21, 22, 23) 각각에 대한 이득을 산출하였으면 각각의 스피커들에서 출력되는 사운드에 대응되는 이득을 곱함으로써 마치 객체 사운드의 위치에 존재하는 가상 스피커(200)에서 사운드가 출력되는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 즉, l1의 위치 벡터에 대응되는 스피커(21)에서 출력되는 사운드에는 이득 g1을 곱하고, 나머지 스피커들(22, 23)에서 출력되는 사운드에도 각각 이득 g2, g3을 곱한다.
이와 같은 VBAP 방법을 이용하여 객체의 사운드를 재생하기 위해서는 먼저 객체 사운드의 위치에 대응되는 3개의 스피커를 선택해야만 한다. 그런데 일반적인 오디오 신호의 경우 동시에 표현해야 할 객체의 수가 여러 개인 경우가 많고, 또한 각각의 객체는 이동을 하기도 하므로 각 객체에 대응되는 스피커들을 선택하는데 걸리는 시간을 최소화할 필요가 있다.
따라서, 이하에서 설명할 본 발명의 실시예들에서는 각 객체 사운드의 위치에 대응되는 스피커들을 신속하게 선택할 수 있는 방법을 제시하고자 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 5채널 스피커 시스템을 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 사용자(1)의 주위에 5개의 스피커들이 배치되었다. 구체적으로, 위치 벡터 l1에 대응되는 제1 스피커(31), 위치 벡터 l2에 대응되는 제2 스피커(32), 위치 벡터 l3에 대응되는 제3 스피커(33), 위치 벡터 l4에 대응되는 제4 스피커(34) 및 l5에 대응되는 제5 스피커(35)가 배치되었다.
앞서 설명한 VBAP 방법을 적용하여 객체의 사운드를 재생하기 위해서는 객체 사운드의 위치에 따라 3개의 스피커들을 선택해야 한다. 이때, 객체 사운드의 위치를 잘 표현하기 위해서는 객체의 위치에 근접한 스피커들을 선택할 필요가 있다. 객체 사운드의 위치에 대응되는 3개의 스피커들을 선택하는 구체적인 방법을 이하에서 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 5채널 스피커 시스템을 삼각형의 메쉬 구조로 표현한 도면이다. 도 4를 참조하면, 5채널 스피커 시스템은 3개의 삼각형으로 구성된 메쉬 구조로 표현될 수 있다. 자세하게는, 제1 스피커(31), 제4 스피커(34) 및 제5 스피커(35)를 꼭지점에 포함하는 제1 삼각형(L145), 제4 스피커(34), 제5 스피커(35) 및 제3 스피커(33)를 꼭지점에 포함하는 제2 삼각형(L345), 그리고 제3 스피커(33), 제5 스피커(35) 및 제2 스피커(32)를 꼭지점에 포함하는 제3 삼각형(L235)으로 구성된 메쉬 구조로 표현될 수 있다.
본 실시예에서는 VBAP 방법 적용을 위해 3개의 스피커들을 선택하기 때문에 삼각형으로 구성된 메쉬 구조로 표현하였으나, 하나의 객체에 대한 사운드를 재생하기 위해 4개 이상의 스피커들이 사용되는 경우라면 사각형 이상의 다각형들로 구성된 메쉬 구조로 표현할 수도 있다. 즉, 본 발명의 권리범위는 삼각형으로 구성된 메쉬 구조를 이용하여 3개의 스피커들을 선택하는 방법에 한정되지 않고 다각형으로 구성된 메쉬 구조를 이용하여 4개 이상의 스피커들을 선택하는 방법까지 포함할 수 있다.
한편, 메쉬 구조에 포함된 제1 내지 제3 삼각형들(L145, L345, L235) 각각과 객체 사운드의 위치간 거리를 산출하고, 산출된 거리들에 기초하여 삼각형을 선택하는데, 본 실시예에서는 예시적으로 최단 거리에 대응되는 삼각형을 선택한다. 그리고 객체 사운드를 선택된 삼각형의 꼭지점에 위치한 스피커들에 매핑(mapping)함으로써 다채널 오디오 신호를 생성하고, 생성된 다채널 오디오 신호를 스피커들에 인가하여 객체의 사운드를 출력한다.
이때, 삼각형과 객체 사운드의 위치간 거리를 산출하는 방법은 이하에서 도 5를 참조하여 자세히 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 다채널 스피커 시스템에 표현된 메쉬 구조에서 객체 사운드의 위치와 삼각형들간의 거리를 산출하는 과정을 도시한 도면이다. 도 5를 참조하면, 우선 제1 내지 제3 삼각형(L145, L345, L235) 각각에 대하여 거리 계산을 위한 기준점을 설정한다. 이때, 각각의 삼각형상의 임의의 점을 기준점으로 설정할 수 있다. 구체적인 예로 각 삼각형의 무게중심을 기준점으로 설정할 수도 있다.
도 5에서는 제1 내지 제3 삼각형(L145, L345, L235) 각각의 무게중심점(m145, m345, m235)을 기준점으로 설정하였다. 이때, 제1 삼각형의 무게중심점(m145)의 위치 벡터는 다음의 수학식 7을 이용하여 구할 수 있다. 또한, 다른 삼각형들에 대한 무게중심점 역시 유사하게 구할 수 있다.
Figure pat00007
각각의 삼각형들에 대한 기준점이 설정되었으면 설정된 기준점과 객체 사운드의 위치 벡터간의 거리를 산출한다. 도 5를 참조하면, 객체의 위치 벡터(p)에서 제1 삼각형의 무게중심 벡터(m145)를 뺀 결과 벡터 p-m145를 얻었다. 이와 유사하게 객체의 위치 벡터(p)로부터 각각 제2 및 제3 삼각형의 무게중심 벡터(m345, m235)를 뺌으로써 벡터 p-m345 및 p-m235를 얻을 수 있다. 이때, 제1 삼각형의 무게중심 벡터(m145)와 객체 사운드의 위치간 거리는 다음의 수학식 8이 된다.
Figure pat00008
이와 유사하게 제2 및 제3 삼각형의 무게중심 벡터들(m345, m235)과 객체의 위치간 거리를 산출하고 산출된 거리들에 기초하여 다각형을 선택하는데, 본 실시예에서는 예시적으로 최단 거리에 대응되는 삼각형을 선택한다. 도 5에서는 객체 사운드의 위치 벡터(p)와 제1 삼각형의 무게중심 벡터(m145)가 가장 가까이 위치하므로 제1 삼각형이 선택된다. 따라서, 객체 사운드를 제1 삼각형의 꼭지점들에 위치한 제1 스피커(31), 제4 스피커(34) 및 제5 스피커(35)에 매핑함으로써 다채널 오디오 신호를 생성하고, 생성된 다채널 오디오 신호를 제1 스피커(31), 제4 스피커(34) 및 제5 스피커(35)에 인가하여 객체의 사운드를 재생한다.
이와 같이 다채널 스피커 시스템을 각각의 스피커가 꼭지점에 위치하는 복수의 다각형들로 구성된 메쉬 구조로 표현하고, 메쉬 구조를 구성하는 복수의 다각형들과 객체 사운드의 위치간 거리를 산출한 후, 산출된 거리들에 기초하여 다각형을 선택함으로써 객체 사운드의 위치에 대응되는 스피커들을 신속하게 선택할 수 있는 장점이 있다.
앞서 도 3 내지 도 5에서는 5개의 스피커들을 포함하는 5채널 스피커 시스템을 예로 들어 설명했지만, 더 많은 스피커들을 포함하는 다채널 스피커 시스템에 본 발명을 적용하는 것도 가능하다.
도 6은 NHK가 제안하고 MPEG H 3D AUDIO 표준에서 다루는 22.2 채널 스피커 시스템을 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 24개의 스피커들이 사용자(1)의 주위에 배치되어 있다. 각각의 스피커에 표시된 약자는 사용자(1)를 기준으로 한 스피커의 위치를 나타낸다. Tp는 위(top), F는 전면(front), Bt는 아래(bottom), C는 중앙(center), R은 우측(right), L은 좌측(left), Si는 측면(side), B는 후면(back)를 각각 의미한다. 예를 들어, TpSiR이 표시된 스피커는 위쪽(top) 오른쪽(R) 측면(Si)에 위치한 스피커임을 알 수 있다. 이와 같이 각 스피커에 표시된 약자를 통해 스피커의 대략적인 위치를 파악할 수 있으며, 표준에서 제안하는 스피커의 정확한 위치는 도 7에 도시된 표에 기재된 바와 같다.
한편, 도 6에 도시된 22.2 채널 스피커 시스템을 삼각 메쉬 구조로 표현할 수 있는데, 도 8에 도시된 표는 메쉬 구조를 구성하는 34개의 삼각형들 각각의 꼭지점에 위치하는 스피커를 규정하고 있다. 물론, 이는 삼각 메쉬 구조를 표현하는 하나의 예시일 뿐이며 다른 방식으로 메쉬 구조를 표현하는 것도 얼마든지 가능하다.
도 8에 도시된 표에 따라 도 6에 도시된 22.2 채널 스피커 시스템을 삼각 메쉬 구조로 표현하고, 각각의 삼각형들과 객체 사운드의 위치간 거리들을 산출 및 비교함으로써 객체의 사운드를 재생할 스피커들의 조합을 선택할 수 있다. 삼각형들 각각에 대한 기준점을 설정하고, 객체 사운드의 위치와의 거리를 산출하는 구체적인 방법은 앞서 도 3 내지 도 5에 대한 설명 부분을 참고한다.
그런데 이때, 22.2 채널 시스템과 같이 스피커의 수가 많아 메쉬 구조에 포함되는 삼각형의 수도 많은 경우 모든 삼각형들에 대하여 객체 사운드의 위치와의 거리를 산출하면 계산량이 많아져 처리 시간이 지연될 수 있다. 따라서, 일부의 삼각형들에 대해서만 객체 사운드의 위치와의 거리를 산출함으로써 계산량을 줄여 처리 속도를 향상시키는 방법을 이하에서 제공하고자 한다.
특정 객체에 대하여 처음으로 사운드를 재생할 스피커를 선택할 때는 객체 사운드의 이전 위치에 대한 정보가 전혀 없으므로 모든 삼각형들에 대하여 객체 사운드의 위치와의 거리를 산출해야만 한다. 하지만, 어느 하나의 프레임상의 객체의 사운드에 대하여 일단 한 번 스피커의 선택이 수행되면 다음 프레임에서 객체 사운드의 위치가 이동을 하더라도 이전 프레임상의 위치의 근처에 존재할 가능성이 크므로 이전에 선택된 삼각형과 인접한 삼각형들에 대해서만 객체 사운드의 위치와의 거리를 산출해도 충분하다. 자세한 내용을 아래에서 도 9를 참조하여 설명한다.
도 9는 도 6의 22.2 채널 스피커 시스템에 표현된 삼각 메쉬 구조에 포함된 일부 삼각형들을 표시한 도면이다. 삼각형들에 표시된 숫자는 상기 도 8의 표에 기재된 삼각형을 식별하는 숫자와 일치한다. 도 9에서 어느 하나의 프레임상의 객체 사운드의 위치를 파악하고 객체 사운드의 위치와 메쉬 구조에 포함된 모든 삼각형들간의 거리를 산출한 결과에 기초하여 삼각형 31이 선택되었음을 가정한다. 삼각형 31이 선택되면 삼각형 31의 꼭지점들에 위치하는 스피커들(BtFC, FRc, FC)을 이용하여 객체의 사운드를 출력한다. 그리고 나서 다음 프레임에서 객체가 이동하여 객체 사운드의 위치가 변경이 된다면, 22.2 채널 시스템의 메쉬 구조에 포함되는 모든 삼각형들에 대해서 객체 사운드의 변경된 위치와의 거리를 산출하는 것이 아니라 삼각형 31과 인접한 삼각형들(24, 25, 26, 29, 30, 32, 33, 34)에 대해서만 객체 사운드의 변경된 위치와의 거리를 산출한다.
이때, 인접한 삼각형을 선택하는 기준은 다양하게 설정할 수 있다. 예를 들어, 이전 프레임에서 선택된 삼각형과 적어도 한 변 또는 적어도 하나의 꼭지점을 공유하는 삼각형들을 선택할 수 있다. 또는, 이전 프레임에서 선택된 삼각형의 무게중심점으로부터 일정 거리 이내에 무게중심점이 존재하는 다각형들을 선택할 수도 있다.
이와 같이, 객체 사운드의 위치가 이동하는 경우 이전 프레임에서 선택된 삼각형과 인접한 삼각형들에 대해서만 객체와의 거리를 산출함으로써 계산량을 줄여 처리 속도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 사운드 재생 장치를 도시한 도면이다. 도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 사운드 재생 장치는 위치 정보 수집부(110), 객체 사운드 수신부(120), 스피커 선택부(130), 객체 사운드 재구성부(140) 및 채널 제어부(150)를 포함할 수 있으며, 스피커 선택부(130)는 메쉬 구조 표현부(131), 거리 산출부(132) 및 거리 비교부(133)를 포함할 수 있다.
위치 정보 수집부(110)는 객체의 메타 데이터로부터 객체 사운드의 위치 정보를 수집하고 수집한 위치 정보를 스피커 선택부(130)로 전달한다. 한편, 객체 사운드 수신부(120)는 객체의 사운드를 수신하여 객체 사운드 재구성부(140)로 전달한다.
스피커 선택부(130)는 객체 사운드의 위치 정보에 기초하여 객체의 사운드를 재생할 스피커들을 선택하는 역할을 수행한다. 메쉬 구조를 적용하여 스피커들을 선택하는 구체적인 방법은 앞서 도 3 내지 도 9를 참조하여 설명한 바와 같다. 구체적인 스피커 선택 방법을 수행함에 있어 메쉬 구조 표현부(131)는 다채널 스피커 시스템에 포함된 복수의 스피커들을 각각의 스피커가 꼭지점에 위치하는 복수의 다각형들로 구성된 메쉬 구조로 표현한다. 거리 산출부(132)는 메쉬 구조를 구성하는 복수의 다각형들 각각과 객체 사운드의 위치간 거리들을 산출한다. 거리 비교부(133)는 거리 산출부(132)에서 산출된 거리들에 기초하여 다각형을 선택하며, 예를 들어 최단 거리에 대응되는 다각형을 선택한다.
객체 사운드 재구성부(140)는 선택된 스피커에서 객체의 사운드를 재생하기 위한 재구성 작업을 수행한다. 예를 들어, 앞서 설명한 VBAP 방법에 따라 객체 사운드를 재생할 경우 객체 사운드 재구성부(140)는 선택된 스피커들의 위치 벡터와 객체 사운드의 위치 벡터를 이용하여 각각의 스피커들에 대응되는 이득을 산출하고, 산출된 이들을 각각 대응되는 스피커에 적용하여 객체의 사운드를 매핑한다.
채널 제어부(150)는 다채널 스피커 시스템이 객체의 사운드를 재생하도록 하기 위한 제어신호들, 즉 다채널 오디오 신호를 생성하여 각각 대응되는 채널의 스피커로 출력한다.
도 11 및 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 객체 사운드의 위치에 기반한 다채널 오디오 신호 생성 방법을 설명하기 위한 순서도들이다.
도 11을 참조하면, S1101 단계에서 다채널 스피커 시스템에 포함된 복수의 스피커들을 각각의 스피커가 꼭지점에 위치하는 복수의 다각형들로 구성된 메쉬 구조로 표현한다. S1102 단계에서 객체의 사운드 및 위치 정보를 획득하면, S1103 단계에서 복수의 다각형들 각각과 객체 사운드의 위치간 거리들을 산출한다. 이어서 S1104 단계에서는 산출된 거리들에 기초하여 다각형을 선택하는데, 본 실시예에서는 예시적으로 최단 거리에 대응되는 다각형을 선택하고, S1105 단계에서는 객체 사운드를 선택된 다각형에 해당하는 스피커들에 매핑함으로써, 상기 스피커들에 대응하는 다채널 오디오 신호를 생성한다.
한편, 도 11의 단계들에 따라 어느 하나의 프레임상의 객체 사운드에 대하여 스피커를 선택하고 다채널 오디오 신호를 생성하였다면, 도 12의 단계들에 따라 다음 프레임에 대한 다채널 오디오 신호를 생성할 수 있다.
도 12를 참조하면, S1201 단계에서 객체 사운드의 위치 정보로부터 객체 사운드의 변경된 위치를 파악한다. 변경된 위치에 대한 파악이 완료되면, S1202 단계에서 객체 사운드의 변경 전 위치, 즉 이전 프레임상의 객체 사운드의 위치에 대응하여 선택된 다각형으로부터 일정 범위 내에 존재하는 다각형들을 선택한다. 이어서 S1203 단계에서 선택된 일정 범위 내에 존재하는 다각형들에 대해서만 상기 객체 사운드의 변경된 위치, 즉 다음 프레임상의 객체 사운드와의 거리들을 산출하고, S1204 단계에서는 산출된 거리들에 기초하여 다각형을 선택하는데, 본 실시예에서는 예시적으로 최단 거리에 대응되는 다각형을 선택한다. 그리고 S1205 단계에서는 객체 사운드를 선택된 다각형에 해당하는 스피커들에 매핑함으로써, 상기 스피커들에 대응하는 다채널 오디오 신호를 생성한다.
이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시예들을 중심으로 살펴보았다. 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
10: 객체 사운드 재생 장치 21, 22, 23: 스피커
200: 가상 스피커 31, 32, 33, 34, 35: 스피커
100: 객체 사운드 재생 장치 110: 위치 정보 수집부
120: 객체 사운드 수신부 130: 스피커 선택부
140: 객체 사운드 재구성부 150: 채널 제어부

Claims (18)

  1. 복수의 스피커들의 위치들을 꼭지점으로 하는 복수의 다각형들로 표현하는 단계;
    객체 사운드의 위치를 획득하는 단계;
    상기 복수의 다각형들과 상기 객체 사운드의 위치간 거리들을 산출하는 단계;
    상기 산출된 거리들을 근거로 상기 복수의 다각형들 중 하나를 선택하는 단계; 및
    상기 객체 사운드를 상기 선택된 다각형에 해당하는 스피커들에 매핑함으로써, 상기 스피커들에 대응하는 다채널 오디오 신호를 생성하는 단계를 포함하는 다채널 오디오 신호 생성 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 거리들을 산출하는 단계는,
    상기 복수의 다각형들 각각에 대하여 상기 복수의 다각형상의 임의의 점을 기준점으로 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 기준점들과 상기 객체 사운드의 위치간의 거리들을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 임의의 점을 기준점으로 선택하는 단계는 상기 복수의 다각형들 각각의 무게중심점을 상기 기준점으로 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 다각형들은 삼각형들이며,
    상기 다채널 오디오 신호를 생성하는 단계는,
    상기 선택된 삼각형의 꼭지점들에 위치하는 스피커들 각각에 대한 이득(gain)을 상기 객체 사운드의 위치에 기초하여 산출하는 단계; 및
    상기 산출된 이득을 각각 대응되는 스피커에 적용하여 상기 객체의 사운드를 매핑하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 객체 사운드의 위치는 현재 프레임에 대한 것이고,
    상기 복수의 다각형들은, 이전 프레임에서 선택된 다각형과 인접한 다각형들인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 다각형들과 상기 객체 사운드의 위치간 거리들을 산출하는 단계는,
    상기 복수의 다각형들 중 이전 프레임에서 선택된 다각형으로부터 일정 범위 내에 존재하는 다각형들을 선택하는 단계; 및
    상기 선택된 일정 범위 내에 존재하는 다각형들에 대해서만 상기 객체 사운드의 변경된 위치와의 거리들을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 인접한 다각형들은, 상기 선택된 다각형과 적어도 한 변 또는 적어도 하나의 꼭지점을 공유하는 다각형들을 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 일정 범위 내에 존재하는 다각형들을 선택하는 단계는 상기 어느 하나의 프레임에 대하여 선택된 다각형의 무게중심점으로부터 일정 거리 이내에 무게중심점이 존재하는 다각형들을 선택하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중의 어느 한 항의 방법을 컴퓨터에서 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
  10. 다채널 오디오 신호 생성 장치에 있어서,
    객체 사운드의 위치를 획득하는 위치 정보 수집부;
    객체 사운드를 획득하는 객체 사운드 수신부;
    복수의 스피커들의 위치들을 꼭지점으로 하는 복수의 다각형들 각각과 상기 객체 사운드의 위치간 거리들을 산출한 후, 산출된 거리들을 근거로 상기 복수의 다각형들 중 하나를 선택하고, 상기 선택된 다각형에 해당하는 스피커들을 선택하는 스피커 선택부;
    상기 선택된 스피커들에 대하여 상기 객체 사운드를 재구성하는 객체 사운드 재구성부; 및
    상기 재구성된 객체 사운드를 상기 선택된 스피커들이 출력하도록 하는 다채널 오디오 신호를 출력하는 채널 제어부를 포함하는 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 스피커 선택부는,
    상기 복수의 스피커들의 위치들을 꼭지점으로 하는 복수의 다각형들로 표현하는 메쉬 구조 표현부;
    상기 복수의 다각형들과 객체 사운드의 위치간 거리들을 산출하는 거리 산출부; 및
    상기 산출된 거리들을 근거로 상기 복수의 다각형들 중 하나를 선택하는 거리 비교부를 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 거리 산출부는 상기 복수의 다각형들 각각에 대하여 상기 복수의 다각형상의 임의의 점을 기준점으로 선택하고, 상기 선택된 기준점들과 상기 객체의 위치간의 거리들을 산출하는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 거리 산출부는 상기 복수의 다각형들 각각의 무게중심점을 상기 기준점으로 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 복수의 다각형들은 삼각형들이며,
    상기 객체 사운드 재구성부는 상기 선택된 삼각형의 꼭지점들에 위치하는 스피커들 각각에 대한 이득(gain)을 상기 객체 사운드의 위치에 기초하여 산출하고, 상기 산출된 이득을 각각 대응되는 스피커에 적용하여 상기 객체의 사운드를 매핑하는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    어느 하나의 프레임에 대하여 다채널 오디오 신호가 생성된 이후에 다음 프레임에서 상기 객체 사운드의 위치가 변경되는 경우,
    상기 거리 산출부는 상기 객체 사운드의 변경된 위치를 파악하고, 상기 복수의 다각형들의 일부와 상기 객체 사운드의 변경된 위치와의 거리들을 산출하는 것을 특징으로 하는 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 거리 산출부는 상기 복수의 다각형들 중 상기 어느 하나의 프레임에 대하여 선택된 다각형으로부터 일정 범위 내에 존재하는 다각형들을 선택하고, 상기 선택된 일정 범위 내에 존재하는 다각형들에 대해서만 상기 객체 사운드의 변경된 위치와의 거리들을 산출하는 것을 특징으로 하는 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 거리 산출부는 상기 어느 하나의 프레임에 대하여 선택된 다각형과 적어도 한 변 또는 적어도 하나의 꼭지점을 공유하는 다각형들을 상기 일정 범위 내에 존재하는 다각형들로 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 거리 산출부는 상기 어느 하나의 프레임에 대하여 선택된 다각형의 무게중심점으로부터 일정 거리 이내에 무게중심점이 존재하는 다각형들을 상기 일정 범위 내에 존재하는 다각형들로 선택하는 것을 특징으로 하는 장치.
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