KR20210135087A - 바이노럴 비트의 조절 방법 및 장치 - Google Patents

바이노럴 비트의 조절 방법 및 장치 Download PDF

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KR20210135087A
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최민주
김성찬
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Abstract

바이노럴 비트 최적화 장치는 바이노럴 비트를 생성하는 바이노럴 비트 생성부, 그리고 청취자의 좌우 청력 상태를 반영하여 상기 바이노럴 비트를 최적화하는 바이노럴 비트 제어부를 포함한다. 바이노럴 비트 최적화 방법은 바이노럴 비트를 생성하는 단계, 그리고 청취자의 좌우 청력 상태를 반영하여 상기 바이노럴 비트를 최적화하는 단계를 포함한다.

Description

바이노럴 비트의 최적화 방법 및 장치{Method and apparatus for optimization of binaural beat}
본 발명은 뇌파를 유발시키기 위해 사용되는 바이노럴 비트(binaural beat)의 최적화 방법 및 장치에 관한 것이다.
인간의 청각 기관에 주파수가 약간 다른 소리를 양쪽 귀에 각각 들려주면 뇌는 두 소리의 주파수의 차이에 해당하는 주파수로 맥놀이 현상을 감지한다. 바이노럴 비트는 실제로 존재하지 않는 소리로 듣는 사람의 청신경을 통하여 느껴지는 제3의 소리이다. 바이노럴 비트는 청각 신경을 통해 감지되는 맥놀이 현상을 이용하여 특정 영역의 뇌파를 유발시키는데 활용된다. 이러한 효과는 명상이나 치유 프로그램에서 바이노럴 비트가 특정 주파수의 뇌파를 활성화하기 위해 사용되는 근거가 된다.
바이노럴 비트는 청각 신경을 통해 느껴지는 소리로서 정량적 측정이 어렵고 청취자의 의견에 의해서만 맥놀이 크기를 확인할 수 있다. 청취자가 느끼는 소리의 크기는 개인의 청력 상태에 따라 크게 영향을 받기 때문에 사용자에 따라 최적화된 소리가 다르다. 하지만 현재 바이노럴 비트 사용 시 청취자의 상태를 고려하지 않고 바이노럴 비트가 사용되고 있다.
동일한 크기의 소리를 양쪽 귀에 들려주어도 좌측 귀와 우측 귀의 청력이 다르다면, 청각 기관을 통해 느끼는 바이노럴 비트의 세기는 달라질 것으로 추정된다. 최근 바이노럴 비트를 활용하는 연구 및 기술 개발이 진행되고 있지만 청취자의 청력 상태에 따라 바이노럴 비트를 최적화는 방법이 제시되지 않았다.
등록특허공보 10-1590046 (2015.02.01.) 등록특허공보 10-1858928 (2018.05.11.)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 뇌파를 유발하기 위해 바이노럴 비트를 사용할 때 청취자의 청력 상태를 고려하여 바이노럴 비트를 최적화시킬 수 있는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 바이노럴 비트 최적화 장치는 바이노럴 비트를 생성하는 바이노럴 비트 생성부, 그리고 청취자의 좌우 청력 상태를 반영하여 상기 바이노럴 비트를 최적화하는 바이노럴 비트 제어부를 포함한다.
상기 바이노럴 비트 제어부는 상기 청취자의 좌우 청력 차이에 따라 좌우 볼륨을 조절하여 상기 바이노럴 비트를 최적화할 수 있다.
상기 바이노럴 비트 제어부는 상기 청취자가 상기 생성된 바이노럴 비트를 청취할 때 좌우 소리를 동일한 크기로 느끼도록 상기 바이노럴 비트를 최적화할 수 있다.
상기 청취자의 좌우 청력 상태는 좌우 청력 차이를 포함할 수 있고, 상기 청취자의 좌우 청력 차이는 양쪽 귀에서 들리는 소리의 크기가 동일하도록 청취자의 청력을 보상한 음원 크기의 차이로부터 추정될 수 있다.
상기 바이노럴 비트 제어부는 상기 청취자의 양쪽 귀에서 들리는 소리의 크기가 동일하도록 상기 청취자의 청력을 보상한 음원의 크기를 설정하여 상기 바이노럴 비트를 최적화하여 최대 크기의 바이노럴 비트를 유도할 수 있다.
상기 생성부는 상기 청취자 또는 사용자가 기준 주파수, 소리의 크기 및 바이노럴 비트 주파수를 선택하여 좌우 귀에 들려줄 음원을 생성하여 상기 바이노럴 비트를 생성할 수 있다.
상기 생성부는 특정 목적에 따라 음색을 부여하거나 배경 음원에 선호하는 음악적인 요소를 첨가하는 음원을 사용하여 상기 바이노럴 비트를 생성할 수 있다.
본 발명의 실시예 따른 바이노럴 비트 최적화 방법은 바이노럴 비트를 생성하는 단계, 그리고 청취자의 좌우 청력 상태를 반영하여 상기 바이노럴 비트를 최적화하는 단계를 포함한다.
상기 최적화 단계에서 상기 청취자의 좌우 청력 차이에 따라 좌우 볼륨을 조절하여 상기 바이노럴 비트를 최적화할 수 있다.
상기 최적화 단계에서 상기 청취자가 상기 생성된 바이노럴 비트를 청취할 때 좌우 소리를 동일한 크기로 느끼도록 상기 바이노럴 비트를 최적화할 수 있다.
상기 청취자의 좌우 청력 상태는 좌우 청력 차이를 포함할 수 있고, 상기 청취자의 좌우 청력 차이는 양쪽 귀에서 들리는 소리의 크기가 동일하도록 청취자의 청력을 보상한 음원 크기의 차이로부터 추정될 수 있다.
상기 최적화 단계에서 상기 청취자의 양쪽 귀에서 들리는 소리의 크기가 동일하도록 상기 청취자의 청력을 보상한 음원의 크기를 설정하여 상기 바이노럴 비트를 최적화하여 최대 크기의 바이노럴 비트를 유도할 수 있다.
상기 바이노럴 비트를 생성하는 단계에서 상기 청취자 또는 사용자가 기준 주파수, 소리의 크기 및 비트 주파수를 선택하여 좌우 귀에 들려줄 음원을 생성하여 상기 바이노럴 비트를 생성할 수 있다.
상기 바이노럴 비트를 생성하는 단계에서 특정 목적에 따라 음색을 부여하거나 배경 음원에 선호하는 음악적인 요소를 첨가하는 음원을 사용하여 상기 바이노럴 비트를 생성할 수 있다.
본 발명에 의하면, 바이노럴 비트 사용 시 다양한 청취자의 청력 상태에 따른 최적화를 통해 정상 청력 상태의 청취자와 유사한 바이노럴 비트를 들려주는 효과가 달성될 수 있다.
도 1은 청취자가 느끼는 좌우 소리의 크기의 차이가 날 때 청취자가 느끼는 바이노럴 비트의 크기를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 2는 주파수가 다른 두 소리의 신호가 합쳐진 맥놀이 신호에서 엔빌로프(envelope)의 깊이로 가시화되는 맥놀이의 세기 또는 크기를 나타내는 그래프를 도시한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 바이노럴 비트의 최적화 장치의 개념적 블록도를 도시한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 바이노럴 비트의 최적화 장치의 바이노럴 비트 생성부에 의해 수행되는 바이노럴 비트 생성 과정을 보여주는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 바이노럴 비트의 최적화 장치의 바이노럴 비트 제어부에 의해 수행되는 바이노럴 비트 조절 과정을 보여주는 흐름도이다.
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 청취자가 느끼는 좌우 소리의 크기의 차이가 날 때 청취자가 느끼는 바이노럴 비트의 크기를 나타내는 그래프를 도시한다. 도 1은 기준음 대비 제시음의 크기를 감소하면서 좌우 귀에 들리는 소리 크기의 차가 증가할 때 SDM(Semantic Differential Method, SDM) 평가 도구를 이용하여 34명의 피실험자가 느끼는 바이노럴 비트의 세기의 변화를 정리할 결과를 도시한다. 도 1에서 수평축은 제시음 음압 레벨(sound pressure level, SPL)의 기준음 대비 감소량을 dB로 표시하고 있으며, 좌측 수직축은 바이노럴 비트의 상대적인 세기의 변화를 도시한다. 우측 수직축은 평가 도구 스케일의 0 ~ -4 범위를 백분율(0%에서 100%)로 표시한 것이다. 기준음은 좌측 귀와 우측 귀에 들려줄 때로 구분하여 실험을 반복했으며 도 1에서 기준음과 반대 측 귀에 들려준 제시음의 위치를 구분하여 표기하고 있다. 바이노럴 비트의 세기는 기준음과 제시음의 소리 크기의 차이가 없을 때, 즉 좌우 소리의 크기의 차이가 없을 때 가장 큰 것으로 나타났다. 좌우 소리의 크기의 차이가 작을 때에는 초기에는 바이노럴 비트 세기가 비슷하게 유지되지만 좌우 소리의 음압 레벨 차이가 2.2 dB 이상 차이가 나기 시작하면 바이노럴 비트의 세기가 유의미하게 감소하기 시작하고 좌우 소리의 음압 레벨 차이가 4.9 dB 이상이면 급격하게 감소하는 것으로 나타났다.
도 2는 각각 A1, A2 및 f1, f2의 진폭과 주파수를 가지는 두 개의 음원으로 구성된 전형적인 비트 신호(beating signals)를 도시한다. 도 2의 (a)는 두 음원의 진폭이 동일한 경우(A1 = A2)를 도시하고 도 2의 (b)는 하나의 음원이 다른 하나의 음원의 진폭의 절반인 경우(A1 = A2/2)를 도시한다. 바이노럴 비트 주파수(fb)는 두 주파수의 차이에 해당하고, 오실레이팅 주파수(oscillating frequency)(f)는 두 주파수의 평균이다. 비트 크기(beat magnitude)(M)는 비트의 엔빌로프의 깊이로 정의된다. 도 2의 (a)를 참조하면 맥놀이의 세기는 주파수가 다른 두 소리의 크기가 같을 때 두 소리의 크기에 대비하여 가장 크다. 한편 도 2의 (b)를 참조하면 맥놀이를 형성하는 두 소리의 크기의 차이가 커질수록 맥놀이의 세기는 상대적으로 감소한다. 이러한 이유로 주관적으로 감지되는 바이노럴 비트의 세기 역시 양쪽 귀에 들려주는 소리의 크기가 동일할 때 가장 클 것으로 예상된다. 또한 동일한 크기의 소리를 양쪽 귀에 들려주어도 좌측 및 우측 귀의 청력이 다르면 청각 기관을 통해 느끼는 바이노럴 비트의 세기는 달라질 것으로 추정된다.
본 발명의 실시예에 따른 바이노럴 비트의 최적화 장치 및 방법은 상기한 점들을 감안하여 청취자의 좌우 청력 상태를 반영하여 바이노럴 비트를 최적화한다. 좌우 청력 상태는 좌우 청력 차이를 포함할 수 있으며, 본 발명의 실시예에 따른 바이노럴 비트의 최적화 장치 및 방법은 청취자의 좌우 청력 차이를 반영하여 바이노럴 비트를 최적화할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 바이노럴 비트의 최적화 장치의 개념적 블록도를 도시한다. 바이노럴 비트 생성부(10)는 바이노럴 비트를 생성하고, 바이노럴 비트 제어부(20)는 생성된 바이노럴 비트를 전달받아 청취자의 좌우 청력 차이를 반영하여 바이노럴 비트를 최적화한다. 바이노럴 비트 제어부(20)는 좌우 음원의 볼륨 밸런스 조절을 통해 바이노럴 비트를 최적화할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 바이노럴 비트 최적화 장치의 바이노럴 비트 생성부(10)에 의해 수행되는 바이노럴 비트 생성 과정을 보여주는 흐름도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 바이노럴 비트 최적화 장치의 바이노럴 비트 제어부(20)에 의해 수행되는 바이노럴 비트 조절 과정을 보여주는 흐름도이다. 이하에서 도 4 및 도 5를 참조하여 바이노럴 비트 최적화 방법에 대해 설명한다.
바이노럴 비트 생성부(10)는 사용자에 의해 결정된 기본 정보인 기준 주파수와 바이노럴 비트 주파수, 그리고 기준 볼륨을 이용하여 바이노럴 비트를 생성할 수 있다. 여기서 기준 볼륨은 청취자 별 볼륨 민감도, 선호도 차이 등을 보정하기 위해 설정될 수 있다. 바이노럴 비트 제어부(20)는 바이노럴 비트 생성부(10)에 의해 생성된 바이노럴 비트의 크기를 조절한다. 예를 들어, 바이노럴 비트 제어부(20)는 바이노럴 비트의 크기를 최대화시키기 위해 청취자에게 좌우 분할된 음원을 들려주고 청취자가 느끼는 소리의 크기가 동일하도록 바이노럴 비트를 조절할 수 있다.
구체적으로, 도 4를 참조하면, 바이노럴 비트 생성부(10)는 청취자가 듣게 될 음원의 중심 주파수(f0)를 선택한다(S41). 예를 들어, 청취자는 입력 인터페이스를 통해 자신이 원하는 중심 주파수를 선택할 수 있고, 바이노럴 비트 생성부(10)는 청취자가 선택한 주파수를 중심 주파수로 설정할 있다.
바이노럴 비트 생성부(10)는 바이노럴 비트 주파수(△f)를 선택한다(S42). 예를 들어, 청취자는 입력 인터페이스를 통해 자신이 원하는 바이노럴 비트 주파수를 선택할 수 있고, 바이노럴 비트 생성부(10)는 청취자가 선택한 주파수를 바이노럴 비트 주파수로 설정할 있다. 예를 들어 바이노럴 비트 주파수는 10 Hz로 선정될 수 있다.
바이노럴 비트 생성부(10)는 중심 주파수(f0)와 바이노럴 비트 주파수(△f)를 이용하여 바이노럴 비트 음원 주파수(f0 ± △f/2)를 결정한다(S43). 이에 의해 두 개의 바이노럴 비트 음원 주파수가 결정된다.
바이노럴 비트 생성부(10)는 기준 볼륨(SPLref)을 설정한다. 예를 들어, 청취자는 입력 인터페이스를 통해 자신이 원하는 기준 볼륨을 선택할 수 있고, 바이노럴 비트 생성부(10)는 청취자가 선택한 볼륨을 기준 볼륨으로 설정할 있다.
바이노럴 비트 생성부(10)는 상기와 같은 과정을 통해 좌우 귀에 제공할 두 개의 바이노럴 비트 음원을 생성할 수 있으며, 이때 두 음원은 동일한 기준 볼륨을 가지나 바이노럴 비트 주파수 값에 해당하는 차이를 가지는 주파수를 각각 가진다.
한편, 바이노럴 비트 생성부(10)는 특정 목적에 따라 음색을 부여하거나 배경 음원에 선호하는 음악적인 요소를 첨가하는 음원을 사용하여 바이노럴 비트를 생성할 수 있다.
도 5는 바이노럴 비트 제어부(20)에 의해 수행되는 바이노럴 비트의 최적화를 위한 제어 과정을 보여주는 흐름도를 도시한다.
바이노럴 비트 제어부(20)는 바이노럴 비트 생성부(10)에 의해 생성된 두 개의 바이노럴 비트 음원을 우측 및 좌측 귀에 들려준다(S51, S52).
양측 귀로 바이노럴 비트 음원을 들은 청취자는 양측 귀 중 작게 들리는 방향을 선택한다(S53).
바이노럴 비트 제어부(20)는 작게 들리는 귀에 대한 정보를 입력받은 후 해당하는 귀의 소리 크기를 조절한다(S54). 이때 바이노럴 비트 제어부(20)는 소리가 작게 들리는 쪽의 바이노럴 비트 음원의 소리를 증가시킬 수 있다.
그리고 나서 바이노럴 비트 제어부(20)는 조절된 음원 크기를 가지는 바이노럴 비트 음원을 우측 및 좌측 귀에 다리 들려준다(S55, S56).
그리고 나서 청취자는 두 개의 바이노럴 비트 음원을 양 귀를 통해 들으며 좌우 소리의 크기가 같은지를 판단하고 그 결과를 입력한다. 바이노럴 비트 제어부(20)는 청취자에 의해 입력된 정보를 기초로 좌우 소리의 크기가 동일한지를 판단한다(S57).
S57 단계에서 좌우 소리의 크기가 동일한 것으로 판단되면, 바이노럴 비트 제어부(20)는 청취자의 좌우 귀의 청력 차이에 따른 소리 크기의 조절이 적절히 이루어진 것으로 판단하고 조절된 바이노럴 비트 음원을 청취자에게 제공한다. 반면, S57 단계에서 좌우 소리의 크기가 동일하지 않은 것으로 판단되면, 바이노럴 비트 제어부(20)는 S54, S55, S56 단계를 다시 반복하여 추가로 소리 크기를 조절한다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
10: 바이노럴 비트 생성부
20: 바이노럴 비트 제어부

Claims (14)

  1. 바이노럴 비트를 생성하는 바이노럴 비트 생성부, 그리고
    청취자의 좌우 청력 상태를 반영하여 상기 바이노럴 비트를 최적화하는 바이노럴 비트 제어부
    를 포함하는 바이노럴 비트 최적화 장치.
  2. 제1항에서,
    상기 바이노럴 비트 제어부는 상기 청취자의 좌우 청력 차이에 따라 좌우 볼륨을 조절하여 상기 바이노럴 비트를 최적화하는 바이노럴 비트 최적화 장치.
  3. 제2항에서,
    상기 바이노럴 비트 제어부는 상기 청취자가 상기 생성된 바이노럴 비트를 청취할 때 좌우 소리를 동일한 크기로 느끼도록 상기 바이노럴 비트를 최적화하는 바이노럴 비트 최적화 장치.
  4. 제1항에서,
    상기 청취자의 좌우 청력 상태는 좌우 청력 차이를 포함하고,
    상기 청취자의 좌우 청력 차이는 양쪽 귀에서 들리는 소리의 크기가 동일하도록 청취자의 청력을 보상한 음원 크기의 차이로부터 추정되는 바이노럴 비트 최적화 장치.
  5. 제1항에서,
    상기 바이노럴 비트 제어부는 상기 청취자의 양쪽 귀에서 들리는 소리의 크기가 동일하도록 상기 청취자의 청력을 보상한 음원의 크기를 설정하여 상기 바이노럴 비트를 최적화하여 최대 크기의 바이노럴 비트를 유도하는 바이노럴 비트 최적화 장치.
  6. 제1항에서,
    상기 생성부는 상기 청취자 또는 사용자가 기준 주파수, 소리의 크기 및 바이노럴 비트 주파수를 선택하여 좌우 귀에 들려줄 음원을 생성하여 상기 바이노럴 비트를 생성하는 바이노럴 비트 최적화 장치.
  7. 제1항에서,
    상기 생성부는 특정 목적에 따라 음색을 부여하거나 배경 음원에 선호하는 음악적인 요소를 첨가하는 음원을 사용하여 상기 바이노럴 비트를 생성하는 바이노럴 비트 최적화 장치.
  8. 바이노럴 비트를 생성하는 단계, 그리고
    청취자의 좌우 청력 상태를 반영하여 상기 바이노럴 비트를 최적화하는 단계
    를 포함하는 바이노럴 비트 최적화 방법.
  9. 제8항에서,
    상기 최적화 단계에서 상기 청취자의 좌우 청력 차이에 따라 좌우 볼륨을 조절하여 상기 바이노럴 비트를 최적화하는 바이노럴 비트 최적화 방법.
  10. 제9항에서,
    상기 최적화 단계에서 상기 청취자가 상기 생성된 바이노럴 비트를 청취할 때 좌우 소리를 동일한 크기로 느끼도록 상기 바이노럴 비트를 최적화하는 바이노럴 비트 최적화 방법.
  11. 제8항에서,
    상기 청취자의 좌우 청력 상태는 좌우 청력 차이를 포함하고,
    상기 청취자의 좌우 청력 차이는 양쪽 귀에서 들리는 소리의 크기가 동일하도록 청취자의 청력을 보상한 음원 크기의 차이로부터 추정되는 바이노럴 비트 최적화 방법.
  12. 제8항에서,
    상기 최적화 단계에서 상기 청취자의 양쪽 귀에서 들리는 소리의 크기가 동일하도록 상기 청취자의 청력을 보상한 음원의 크기를 설정하여 상기 바이노럴 비트를 최적화하여 최대 크기의 바이노럴 비트를 유도하는 바이노럴 비트 최적화 방법.
  13. 제8항에서,
    상기 바이노럴 비트를 생성하는 단계에서 상기 청취자 또는 사용자가 기준 주파수, 소리의 크기 및 비트 주파수를 선택하여 좌우 귀에 들려줄 음원을 생성하여 상기 바이노럴 비트를 생성하는 바이노럴 비트 최적화 방법.
  14. 제8항에서,
    상기 바이노럴 비트를 생성하는 단계에서 특정 목적에 따라 음색을 부여하거나 배경 음원에 선호하는 음악적인 요소를 첨가하는 음원을 사용하여 상기 바이노럴 비트를 생성하는 바이노럴 비트 최적화 방법.
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