KR20230139772A - 오디오 신호 처리 장치 및 오디오 신호 처리 방법 - Google Patents

오디오 신호 처리 장치 및 오디오 신호 처리 방법 Download PDF

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KR20230139772A
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audio signal
diffraction
listener
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signal processing
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이용주
유재현
장대영
강경옥
이태진
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한국전자통신연구원
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Abstract

오디오 신호 처리 장치 및 오디오 신호 처리 방법이 개시된다. 오디오 신호 처리 장치가 수행하는 오디오 신호 처리 방법은 비트스트림에 기초하여, 오디오 엘리먼트(audio element)에 대응하는 렌더 아이템(render item) 및 청취자(listener) 간 가시선(line-of-sight)이 보이는지(visible) 여부를 판단하는 동작 및 상기 가시선이 보이지 않는 경우에 응답하여, 상기 렌더 아이템에 대응하는 회절-타입 렌더 아이템(diffraction-type render item)을 렌더링하여 오디오 신호를 생성하는 동작 및 상기 오디오 신호를 출력하는 동작을 포함할 수 있다.

Description

오디오 신호 처리 장치 및 오디오 신호 처리 방법{METHOD AND APPARATUS OF PROCESSING AUDIO SIGNAL}
아래의 설명은 오디오 신호 처리 장치 및 오디오 신호 처리 장치가 수행하는 오디오 신호 처리 방법에 관한 것이다.
오디오 서비스는 모노, 스테레오 서비스에서 5.1 7.1 채널 등을 거쳐 상향 채널을 포함하는 9.1, 11.1, 10.2, 13.1, 15.1, 22.2 채널과 같은 다채널 서비스로 변화를 해왔다.
한편 기존의 채널 서비스와 다르게 하나의 음원 소스를 객체로 간주하고, 객체 오디오 신호와 객체 오디오의 위치, 크기 등과 같은 객체 오디오 관련 정보를 저장/전송/재생하는 객체기반 오디오 서비스 기술도 개발이 되고 있다.
위에서 설명한 배경기술은 발명자가 본원의 개시 내용을 도출하는 과정에서 보유하거나 습득한 것으로서, 반드시 본 출원 전에 일반 공중에 공개된 공지기술이라고 할 수는 없다.
본 발명은 공간 음향 재현을 위한 객체 오디오의 렌더링에 있어, 단말의 연산량을 효과적으로 감소 시킬 수 있는 오디오 신호 처리 장치 및 오디오 신호 처리 장치가 수행하는 오디오 신호 처리 방법을 제공할 수 있다.
다만, 기술적 과제는 상술한 기술적 과제들로 한정되는 것은 아니며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 오디오 신호 처리 장치가 수행하는 오디오 신호 처리 방법은 비트스트림에 기초하여, 오디오 엘리먼트(audio element)에 대응하는 렌더 아이템(render item) 및 청취자(listener) 간 가시선(line-of-sight)이 보이는지(visible) 여부를 판단하는 동작 및 상기 가시선이 보이지 않는 경우에 응답하여, 상기 렌더 아이템에 대응하는 회절-타입 렌더 아이템(diffraction-type render item)을 렌더링하여 오디오 신호를 생성하는 동작 및 상기 오디오 신호를 출력하는 동작을 포함할 수 있다.
상기 생성하는 동작은, 상기 렌더 아이템으로부터 상기 청취자까지의 회절 경로 찾기 프로세스(diffraction path finding process)를 수행하고, 상기 회절 경로에 기초하여 상기 회절-타입 렌더 아이템을 생성할 수 있다.
상기 회절 경로 찾기 프로세스는 상기 비트스트림으로부터의 기하학적 데이터(geometrical data)를 이용하여 수행될 수 있다.
상기 기하학적 데이터는, 상기 비트스트림 내 메타데이터에 포함될 수 있다.
상기 판단하는 동작은, 상기 비트스트림에 기초한 가시선 장애물 정보(line-of-sight occlusion information)을 이용하여, 상기 가시선이 보이는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 오디오 신호 처리 방법은, 상기 가시선이 보이는 경우에 응답하여, 상기 회절-타입 렌더 아이템의 생성 없이, 상기 렌더 아이템을 렌더링하여 오디오 신호를 생성하는 동작을 더 포함할 수 있다.
상기 판단하는 동작은, 상기 렌더 아이템의 직접음이 상기 청취자에게 직접 전달되는지 여부에 기초하여 상기 가시선이 보이는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 판단하는 동작은, 상기 렌더 아이템과 상기 청취자 사이의 최단 경로에 장애물이 존재하는지 여부에 기초하여 상기 가시선이 보이는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 판단하는 동작은, 상기 렌더 아이템과 상기 청취자 사이의 임펄스 응답에 상기 렌더 아이템과 상기 청취자 사이의 최단 경로로 인한 응답이 포함되는지 여부에 기초하여, 상기 가시선이 보이는지 여부를 판단할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 오디오 신호 처리 장치가 수행하는 오디오 신호 처리 방법은, 비트스트림에 기초하여, 오디오 엘리먼트(audio element)에 대응하는 렌더 아이템(render item) 및 청취자(listener) 간 가시선(line-of-sight)이 보이는지(visible) 여부를 판단하는 동작, 상기 가시선이 보이지 않는 경우에 응답하여, 상기 렌더 아이템으로부터 상기 청취자까지의 회절 경로 찾기 프로세스(diffraction path finding process)를 수행하는 동작 및 상기 회절 경로에 기초하여 상기 회절-타입 렌더 아이템을 생성하는 동작을 포함할 수 있다.
컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능 기록매체는 상기 오디오 신호 처리 방법을 수행할 수 있다.
다양한 실시예들에 따른 오디오 신호 처리 장치는 프로세서 및 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 적어도 하나의 명령어를 포함하는 메모리를 포함하고, 상기 적어도 하나의 명령어가 상기 프로세서에서 실행되면, 상기 프로세서는 비트스트림에 기초하여, 오디오 엘리먼트(audio element)에 대응하는 렌더 아이템(render item) 및 청취자(listener) 간 가시선(line-of-sight)이 보이는지(visible) 여부를 판단하고, 상기 가시선이 보이지 않는 경우에 응답하여, 상기 렌더 아이템에 대응하는 회절-타입 렌더 아이템(diffraction-type render item)을 렌더링하여 오디오 신호를 생성하며, 상기 오디오 신호를 출력할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 렌더 아이템으로부터 상기 청취자까지의 회절 경로 찾기 프로세스(diffraction path finding process)를 수행하고, 상기 회절 경로에 기초하여 상기 회절-타입 렌더 아이템을 생성할 수 있다.
상기 회절 경로 찾기 프로세스는, 상기 비트스트림으로부터의 기하학적 데이터(geometrical data)를 이용하여 수행될 수 있다.
상기 기하학적 데이터는, 상기 비트스트림 내 메타데이터에 포함될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 비트스트림에 기초한 가시선 장애물 정보(line-of-sight occlusion information)을 이용하여, 상기 가시선이 보이는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 가시선이 보이는 경우에 응답하여, 상기 회절-타입 렌더 아이템의 생성 없이, 상기 렌더 아이템을 렌더링하여 오디오 신호를 생성할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 렌더 아이템의 직접음이 상기 청취자에게 직접 전달되는지 여부에 기초하여 상기 가시선이 보이는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 렌더 아이템과 상기 청취자 사이의 최단 경로에 장애물이 존재하는지 여부에 기초하여 상기 가시선이 보이는지 여부를 판단할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 렌더 아이템과 상기 청취자 사이의 임펄스 응답에 상기 렌더 아이템과 상기 청취자 사이의 최단 경로로 인한 응답이 포함되는지 여부에 기초하여, 상기 가시선이 보이는지 여부를 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 오디오 신호 처리 장치 및 오디오 신호 처리 방법은 회절 효과를 처리함에 있어, 회절에 의한 렌더링 효과가 약한 경우에는 회절 처리를 수행하지 않는 방법을 통하여, 객체 오디오의 렌더링 효과에는 거의 영향을 주지 않으면서도 연산량을 줄일 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 렌더링 아키텍쳐를 나타낸 도면이다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 오디오 신호 처리 장치의 제어 워크플로우 및 렌더링 워크플로우를 나타낸 도면이다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 렌더러 파이프라인을 나타낸 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 SESS(spatially extended sound sources) 레이 번들(ray bundle)을 나타낸 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 회절-타입 렌더 아이템을 생성하기 위한 동작 흐름도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 직접음(direct sound), 초기 반사음(early reflection) 및 잔향(late reverberation)의 임펄스 응답(impulse response)을 나타낸 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 직접음, 직접 반사음 및 잔향의 경로 및 임펄스 응답을 나타낸 도면이다.
도 8, 도 9, 도 10 및 도 11은 일 실시예에 따른 직접음 및/또는 회절음(diffraction sound)의 임펄스 응답을 나타낸 도면이다.
도 12 및 도 13은 일 실시예에 따른 오디오 신호 처리 장치의 개략적인 블록도이다.
도 14은 일 실시예에 따른 오디오 신호 처리 방법의 동작 흐름도이다.
도 15는 일 실시예에 따른 오디오 신호 처리 방법의 동작 흐름도이다.
실시예들에 대한 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 예시를 위한 목적으로 개시된 것으로서, 다양한 형태로 변경되어 구현될 수 있다. 따라서, 실제 구현되는 형태는 개시된 특정 실시예로만 한정되는 것이 아니며, 본 명세서의 범위는 실시예들로 설명한 기술적 사상에 포함되는 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이런 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 해석되어야 한다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소는 제1 구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설명된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조 부호를 부여하고, 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 렌더링 아키텍쳐를 나타낸 도면이다.
일례로, 렌더러(renderer)(예: 도 1의 MPEG-I Renderer)는 48kHz의 글로벌 샘플링 주파수로 작동할 수 있다. 다른 샘플링 주파수를 사용하는 입력 PCM(Pulse-Code Modulation) 오디오 데이터는 처리 전에 48kHz로 다시 샘플링될 수 있다.
도 1은 렌더러가 MPEG-H 3DA 코딩 오디오 엘리먼트 비트스트림(MPEG-H 3DA coded Audio Element bitstreams), 메타데이터 MPEG-I 비트스트림 및 기타 인터페이스와 같은 외부 장치에 어떻게 연결되는지를 나타낼 수 있다.
예를 들어, MPEG-H 3DA로 코딩된 오디오 엘리먼트(예: MPEG-H 3DA Audio Bitstream)는 MPEG-H 3DA 디코더(decoder)에 의해 디코딩될 수 있다. 디코딩된 오디오는 MPEG-I 비트스트림(MPEG-I Bitstream)과 함께 렌더링될 수 있다. MPEG-I 비트스트림은 렌더러에서 사용하는 오디오 장면 디스크립션(Audio Scene description) 및 기타 메타데이터를 렌더러로 전달할 수 있다. 또한, 렌더러에는 소비 환경 정보(consumption environment information), 재생 중 장면 업데이트(scene updates during playback), 사용자 상호작용 및 사용자 위치 정보에 액세스할 수 있는 인터페이스가 입력될 수 있다.
렌더러는 사용자가 장면의 엔티티(entities in the scene)와 직접 상호작용할 수 있는 6DoF 오디오 장면의 실시간 청각화(real-time auralization)를 제공할 수 있다. 6DoF 오디오 장면의 실시간 청각화를 위하여, 다중 스레드 소프트웨어 아키텍처(multithreaded software architecture)는 여러 워크플로우들 및 컴포넌트들로 나뉠 수 있다. 렌더러 컴포넌트가 포함된 블록 다이어그램은 도 2에 도시될 수 있다. 렌더러는 VR 및 AR 장면의 렌더링을 지원할 수 있다. 렌더러는 VR 및 AR 장면을 위한 렌더링 메타데이터 및 오디오 장면 정보를 비트스트림으로부터 획득할 수 있다. 예를 들어, AR 장면의 경우, 렌더러는 재생 중에 AR 장면을 위한 청취 공간 정보(listening space information)를 LSDF 파일로 획득될 수 있다.
도 2는 다양한 실시예들에 따른 오디오 신호 처리 장치의 제어 워크플로우 및 렌더링 워크플로우를 나타낸 도면이다.
일 실시예에 따르면, 오디오 신호 처리 장치는 객체 오디오 신호 및 메타 데이터를 이용하여, 객체 오디오의 렌더링을 수행할 수 있다. 예를 들어, 오디오 신호 처리 장치는 렌더러(renderer)를 의미할 수 있다.
예를 들어, 오디오 신호 처리 장치는 사용자가 음향 장면(scene)의 엔티티(entity)와 직접 상호 작용할 수 있는 6 DoF(degree of freedom) 오디오 장면의 실시간 청각화를 수행할 수 있다. 오디오 신호 처리 장치는 VR(virtual reality) 또는 AR(augmented reality) 장면의 렌더링을 수행할 수 있다. VR 또는 AR 장면의 경우, 오디오 신호 처리 장치는 메타 데이터 및 오디오 장면 정보를 비트스트림(bitstream)으로부터 획득할 수 있다. AR 장면의 경우, 오디오 신호 처리 장치는 사용자가 위치한 청취 공간 정보를 LSDF(Listener Space Description Format) 파일로부터 획득할 수 있다.
오디오 신호 처리 장치는 도 1과 같이, 제어 워크플로우(control workflow)와 렌더링 워크플로우(rendering workflow)를 통해 음향을 출력(audio output)할 수 있다.
제어 워크플로우는 렌더러의 진입 포인트이며, 오디오 신호 처리 장치는 제어 워크플로우를 통해 외부 시스템 및 구성 요소와의 인터페이스를 수행할 수 있다. 오디오 신호 처리 장치는 제어 워크플로우에서 장면 컨트롤러(scene controller)를 이용하여, 6 DoF 장면의 엔티티들의 상태를 조정하고, 대화형 인터페이스를 구현할 수 있다.
오디오 신호 처리 장치는 장면 상태(scene state)를 제어할 수 있다. 장면 상태는 오디오 요소, 변환/앵커 및 기하학(geometry)을 포함한 모든 장면 개체(scene object)의 현재 상태를 반영할 수 있다. 오디오 신호 처리 장치는 렌더링이 시작되기 전에 전체 장면의 모든 개체를 생성하고, 모든 개체의 메타 데이터가 재생 시작 시 원하는 장면 구성을 반영한 상태로 업데이트 할 수 있다.
오디오 신호 처리 장치는 스트림 매니저(stream manager)를 이용하여, 장면 상태의 오디오 요소와 연결된 오디오 스트림에 접근하기 위해, 렌더러 구성 요소에 대한 통합 인터페이스를 제공할 수 있다. 오디오 스트림은 PCB 플로트(float) 샘플로 입력될 수 있다. 오디오 스트림의 소스는 예를 들어, 디코딩된 MPEG-H 오디오 스트림 또는 로컬 캡쳐 오디오일 수 있다.
클럭(clock)은 렌더러 구성 요소에 대한 인터페이스를 제공하여, 현재 장면 시간을 초 단위로 제공할 수 있다. 클럭 입력은 예를 들어, 다른 하위 시스템의 동기화 신호 또는 렌더러의 내부 클럭일 수 있다.
렌더링 워크플로우는 오디오 출력 신호(audio output)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 오디오 출력 신호는 PCM 플로트일 수 있다. 렌더링 워크플로우는 제어 워크플로우와 분리될 수 있다. 6 DoF 장면의 모든 변경 사항을 전달하기 위한 장면 상태와 입력 오디오 스트림을 제공하기 위한 스트림 매니저는 두 워크 플로우(제어 워크플로우 및 렌더링 워크플로우) 간의 통신을 위해, 렌더링 워크플로우에 접근할 수 있다.
렌더러 파이프라인(renderer pipeline)은 현재의 장면 상태를 기반으로, 스트림 매니저에서 제공하는 입력 오디오 스트림을 청각화 할 수 있다. 예를 들어, 렌더링은 개별 렌더러 단계가 독립적인 지각 효과를 구현하고, 이전 및 후속 단계의 처리를 사용하도록 순차적인 파이프라인에 따라 수행될 수 있다.
스페이셜라이저(spatializer)는 렌더러 파이프라인을 종료하고, 렌더러 단계의 출력을 원하는 재생 방법(예: 바이노럴 또는 라우드 스피커 재생)에 적합한 단일 출력 오디오 스트림으로 청각화 할 수 있다.
리미터(limiter)는 청각화된 출력 신호에 대한 클리핑(clipping) 보호 기능을 제공할 수 있다.
도 3은 다양한 실시예들에 따른 렌더러 파이프라인을 나타낸 도면이다.
예를 들어, 렌더러 파이프라인의 각 렌더러 단계는 설정된 순서에 따라 수행될 수 있다. 예를 들어, 렌더러 파이프라인은 방 할당(room assignment), 잔향(reverb), 포털(portal), 초기 반사음(early reflection), 볼륨 음원 발굴(discover SESS), 장애물(occlusion), 회절(diffraction), 메타 데이터 관리(metadata culling), 다중 볼륨 음원(heterogeny. extent), 지향성(directivity), 거리(distance), 등화기(EQ), 페이드(fade), 단일 HOA(SP HOA, single point higher order ambisonics), 균일 볼륨 음원(homogen. extent), 패너(panner), 다중 HOA(MP HOA, multi point higher order ambisonics) 단계를 포함할 수 있다.
예를 들어, 오디오 신호 처리 장치는 렌더링 워크플로우(예: 도 2의 렌더링 워크플로우)에서 객체 오디오와 청취자 사이의 거리에 따라, 객체 오디오의 이득(gain), 전달 지연(propagation delay), 매질 흡수(medium absorption)을 렌더링 할 수 있다. 예를 들어, 오디오 신호 처리 장치는 렌더러 파이프라인의 거리 단계에서, 객체 오디오의 이득, 전달 지연 및 매질 흡수 중 적어도 하나를 결정할 수 있다.
오디오 신호 처리 장치는 거리 단계에서 각 RI(render item)와 청취자 사이의 거리를 계산하고, 등속 모델을 기반으로 객체 오디오 스트림의 업데이트 루틴 호출 사이의 거리를 보간할 수 있다. RI는 렌더러 파이프라인 내의 모든 오디오 요소(audio element)를 의미할 수 있다.
오디오 신호 처리 장치는 물리적으로 정확한 지연과 도플러 효과를 생성하기 위해 RI와 관련된 신호에 전달 지연을 적용할 수 있다.
오디오 신호 처리 장치는 거리 감쇠(distance attenuation)을 적용하여, 소스 에너지의 기하학적 확산으로 인한 오디오 요소의 주파수 독립적 감쇠를 모델링할 수 있다. 오디오 신호 처리 장치는 기하학적으로 확장된 음원의 거리 감쇠를 위해, 음원의 크기를 고려한 모델을 사용할 수 있다.
오디오 신호 처리 장치는 공기의 흡수 특성과 관련된 오디오 요소의 주파수 종속 감쇠를 모델링하여, 객체 오디오에 매질 흡수를 적용할 수 있다.
오디오 신호 처리 장치는 객체 오디오와 청취자의 거리에 따라, 거리 감쇠를 적용하여 객체 오디오의 이득을 결정할 수 있다. 오디오 신호 처리 장치는 음원의 크기를 고려한 파라메트릭 모델을 사용하여, 기하학적 확산으로 인한 거리 감쇠를 적용할 수 있다.
6 DoF 환경에서 오디오를 재상할 때, 거리에 따라 객체 오디오의 사운드 레벨이 달라질 수 있고, 거리에 반비례하여 크기가 감소하는 1/r 법칙에 따라 객체 오디오의 크기를 결정할 수 있다. 예를 들어, 오디오 신호 처리 장치는 객체 오디오와 청취자 사이의 거리가 최소 거리보다 크고, 최대 거리보다 작은 영역에서 1/r 법칙에 따라 객체 오디오의 크기를 결정할 수 있다. 최소 거리 및 최대 거리는, 거리에 따른 감쇠, 전달 지연, 공기 흡음 효과를 적용하기 위하여 설정되는 거리를 의미할 수 있다.
예를 들어, 오디오 신호 처리 장치는 메타 데이터를 이용하여, 청취자의 위치(예: 3차원 공간 정보), 객체 오디오의 위치(예: 3차원 공간 정보), 객체 오디오의 속도 등을 식별할 수 있다. 오디오 신호 처리 장치는 청취자의 위치 및 객체 오디오의 위치를 이용하여, 청취자와 객체 오디오 사이의 거리를 계산할 수 있다.
청취자에게 전달되는 오디오 신호의 크기는 오디오 소스(예: 객체 오디오의 위치)와 청취자 간의 거리에 따라 변화한다. 예를 들어, 일반적으로 오디오 소스로부터 1m 거리에 위치하는 청취자에게 전달되는 소리의 크기보다, 2m 거리에 위치하는 청취자에게 전달되는 소리가 더 작아진다. 자유 음장(free field) 환경에서 소리의 크기는 1/r(r은 객체 오디오와 청취자 사이의 거리)의 비율로 작아지게 되는데, 소스와 청취자가 간의 거리가 2배가 되면, 청취자에게 들리는 소리의 크기(sound level)는 약 6dB 감소하게 된다.
거리와 소리의 크기 감쇄에 대한 법칙이 6Dof(Degree of Freedom) VR(Virtual Reality) 환경에서 적용이 될 수 있다. 오디오 신호 처리 장치는 하나의 객체 오디오 신호에 대하여, 청취자로부터 거리가 멀리 있을 때는 그 크기를 작게 해주고, 거리가 가까워지면 크게 해주는 방식을 사용할 수 있다.
예를 들어, 청취자가 오디오 객체와 1m 떨어져 있을 때 청취자에게 들리는 소리의 음압 레벨이 0dB라고 하였을 때, 청취자가 객체로부터 2m로 멀어지는 경우, 음압 레벨을 -6dB로 변경해 주면, 음압이 자연스럽게 감소하는 것처럼 느껴질 수 있다.
예를 들어, 오디오 신호 처리 장치는 객체 오디오와 청취자 사이의 거리가 최소 거리보다 크고, 최대 거리보다 작을 때, 아래 수학식 1에 따라 객체 오디오의 이득(Gain)을 결정할 수 있다. 아래 수학식 1에서. “reference_distance”는 기준 거리, “current_distance”는 객체 오디오와 청취자 사이의 거리를 의미할 수 있다. 기준 거리는 객체 오디오의 이득이 0dB가 되는 거리를 의미할 수 있고, 객체 오디오 각각에 다르게 설정될 수 있다. 예를 들어, 메타 데이터는 객체 오디오의 기준 거리를 포함할 수 있다.
[수학식 1]
예를 들어, RI(render item)는 장면에서 음향적으로 활성화된 요소를 나타낼 수 있다. RI는 프라이머리, 즉 장면 내 오디오 엘리먼트에서 직접 파생되거나 또는 세컨더리(secondary), 즉, 다른 RI(예: 반사 또는 회절 경로)에서 파생될 수 있다. RI의 속성은 아래 표 1과 같을 수 있다.
Field name Data type Description Default value
idx const int Unique identifier of the RI -
status ItemStatus The status of the RI (see ItemStatus type description) -
type ItemType The type of the RI (see ItemType type description) -
changed ItemProperty Flags to mark changed properties of the RI (see ItemProperty type description) -
aparams AParam Flags to mark special rendering instructions for the RI (see AParam type description) -
reverbId int Identifier of the reverberation environment this RI is located in (special value -1 if the RI is outside of all reverberation environments in the scene) -1
trajectory Trajectory Optional constant-velocity trajectory to interpolate the location of the RI between successive calls to the update() routine None
teleport bool Whether or not this RI should be handled as teleported false
position Position The position (location and orientation) of the RI in global coordinates (see Position type description) -
apparentDistanceDelta float Compensation for the distance to the listener for synchronizing multiple RIs with different locations in terms of their propagation delay and distance attenuation 0
refDistance float Reference distance for the distance attenuation model 1
signal StreamBuffer Reference to a StreamBuffer instance (see Stream Manager section) -
eq List<float> Frequency-dependent gain for the signal associated with this RI in globally defined bands (see Equalizer section) N x 1
gain float Global frequency-independent gain for the signal associated with this RI 1
directivity Directivity Optional reference to a Directivity representation for the RI (see Directivity type description) None
directiveness float Parameter to control the frequency-independent intensity of the Directivity 1
extent Geometry Optional reference to a Geometry that describes the extent of the RI None
extentLayout ExtentLayout Reference to the channel layout of a heterogeneous extended source None
rayHits List<RayHit> Data structure to aid the processing of extended sources (see respective stages) Empty
reflectionInfo ReflectionInfo Optional reference to a special struct that contains information about the reflection path this RI represents (see 6.6.4) None
occlusionInfo OcclusionInfo Optional reference to a special struct that contains information about the occlusion of this RI (see 6.6.6) None
channelPositions List<Position> None
hoaInfo HoaInfo Optional reference to a special struct that contains information about the HOA source this RI represents (see 6.6.15) None
예를 들어, RI는 ItemStatus를 포함할 수 있다. ItemStatus는 렌더러 스테이지에서 활성 상태(active)로 처리될 수 있다. ItemStatus가 이전 업데이트 콜(update() call)의 상태와 다른 경우, 변경된 ItemStatus의 상태에 따라 변경된 플래그가 설정될 수 있다.예를 들어, RI는 ItemType을 포함할 수 있다. ItemType이 Primary인 경우, RI가 장면 객체에서 직접 파생된 것을 나타낼 수 있다. ItemType이 Reflection인 경우, RI가 다른 RI의 정반사(specular reflection)로 파생된 세컨더리 RI인 것을 나타낼 수 있다. ItemType가 Diffraction인 경우, RI가 다른 RI의 기하학적 회절 경로(geometrically diffracted path)로 파생된 세컨더리 RI인 것을 나타낼 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 SESS(spatially extended sound sources) 레이 번들(ray bundle)을 나타낸 도면이다.
렌더러는 장면의 음향 설명(acoustic description)을 위하여 파라미터화된 기하학적 데이터(parametrized geometry data)를 이용할 수 있다. 렌더러는 여러 렌더러 스테이지(예: 초기 반사음 단계, 장애물 단계, 회절 단계 등)에서 고품질 청각화를 위해 기하학적 데이터를 사용할 수 있다.
렌더러는 지오메트리와 지오메트리의 음향 재료(acoustic material)에 기반한 교차 테스트(intersection test), 레이 트레이싱(ray tracing) 및 필터링의 조합을 통해 렌더링 스테이지를 수행할 수 있다.
기하학적 데이터의 전송 및 디코딩이 완료되면, RI(render item)이 참조하고 쿼리(query)할 수 있는 프레임워크에 지오메트리가 입력될 수 있다. 기하학적 파라미터의 정의는 인코더 입력 형식에 따라 결정될 수 있다.
예를 들어, 렌더러는 비트스트림에 기초하여, 오디오 엘리먼트(audio element)에 대응하는 렌더 아이템(render item) 및 청취자(listener) 간 가시선(line-of-sight)이 보이는지(visible) 여부를 판단할 수 있다. 렌더러는 비트스트림에 포함된 메타데이터를 이용하여, 오디오 엘리먼트에 대응하는 렌더 아이템(RI) 및 청취자를 식별할 수 있다. 렌더 아이템은 렌더러 파이프라인에서 오디오 엘리먼트를 나타낼 수 있다.
렌더러는, 장애물 스테이지에서 소스에서 청취자까지의 다이렉트 경로(direct path)(가시선(line of sight))에 대한 장애물 정보(occlusion information)를 결정 또는 판단할 수 있다. 렌더러는 해당 직선(straight line)이 음향적으로 불투명하거나 부분적으로 투명한 물체(acoustically opaque/partially-transparent object)에 의해 가려지면, 가시선을 따라 만나는 기하학적/메시 정보(geometry/mesh information)를 전용 데이터 구조(dedicated data structure)에서 업데이트할 수 있다. 렌더러는 전용 데이터 구조를 업데이트 한 후, RI의 상태 플래그, 예를 들어 페이드-인/아웃 프로세스의 컨트롤 및 관련된 EQ를 업데이트 할 수 있다.
확장된 소스(extended source)의 경우, 렌더러는 범위(extent)를 나타내는 청취자에서 지오메트리로의 레이 캐스트(ray-cast)에 의해 발생하는 장애물 물질(occluding material)의 각 조합에 대해 하나씩 여러 개의 레이 번들(ray bundle)을 생성할 수 있다. 각 번들은 대응하는 목록에 있는 장애물 물질의 투과 특성에 기반하여, EQ 곡선과 함께 제공될 수 있다. 해당 데이터는 범위의 가려진 부분과 가려지지 않은 부분(occluded and the un-occluded parts)을 결합하여 최종 바이노럴 신호(final binaural signal)를 생성하기 위해 균일 볼륨 음원 스테이지(Homogeneous Extent stage)에서 이용될 수 있다.
예를 들어, 도 4는 SESS에 대한 세 개의 번들을 나타낸다. 번들 1(401)과 번들 3(403)은 두 개의 서로 다른 차폐기(occluders)에 해당하므로, 각각은 각 차폐기의 전송 속성에 해당하는 자체 EQ 곡선을 가질 수 있다. 번들 2(402)는 폐색되지 않았으며(unoccluded), 해당 기여도(contribution)에 추가 처리가 없다.
렌더러는 회절 단계(diffraction stage)에서 가려진 물체(occluding object) 주변의 청취자(listener)에게 숨겨진 소스(hidden source)에서 회절된 사운드(diffracted sound)를 생성하는데 필요한 정보를 결정 또는 판단할 수 있다.
렌더러는 회절 단계에서 에지, 경로 및 복셀 데이터(edges, paths, and voxel data)를 포함하는 비트스트림에서 미리 처리된 기하학적 데이터(pre-processed geometrical data)를 사용할 수 있다. 미리 처리된 기하학적 데이터는 렌더링 도중에 주어진 소스로부터 청취자 위치까지의 관련 회절 경로(relevant diffraction path)를 효율적으로 식별하는 데 사용될 수 있다. 렌더러는 회절 경로를 이용하여 회절에 대한 관련 추가 RI(relevant additional RI)를 생성할 수 있다.
정적 소스(static source)의 경우, 렌더러는 해당 복셀 데이터에 저장된 미리 계산된 경로(pre-calculated path)를 사용하여, 런타임 시 빠르게 소스로부터 청취자 위치까지의 관련 회절 경로를 계산할 수 있다.
동적 소스(dynamic source)의 경우, 렌더러는 레이 트레이싱 기술(ray tracing technique)을 이용하여, 소스와 청취자의 위치에서 볼 수 있는(visible) 미리 계산된 에지(precomputed edge)를 찾을 수 있다. 미리 계산된 에지는 RI(render item)를 생성하기 전에, 관련 경로를 패치(fetch)하고, 평가(evaluate)하는 데 이용될 수 있다.
장애물 스테이지(occlusion stage)에서 제공하는 가시선 장애물 정보(line-of-sight occlusion information)를 이용하여, 렌더러는 회절 단계에서 가시선 부재(absence of a visible line-of-sight)에 기초하여 회절 경로 찾기 프로세스(diffraction path finding process)를 활성화할지 여부를 결정할 수 있다.
렌더러는 회절 단계에서 sources, listener, meshes, diffrPayload 등의 데이터 엘리먼트(data elements)를 사용할 수 있다.
예를 들어, sources는 각 소스 객체가 renderList의 기본 RI에서 인스턴스화되고, 대응하는 키가 대응하는 아이템의 고유 ID(unique ID)인 소스-타입 객체의 맵일 수 있다. 소스 객체에는 변수 리스트(예: 이전 및 현재 시간 프레임의 글로벌 위치, 속도, 현재 방향(current orientation), 고유 소스 ID, 이전 시간 프레임의 재배치 상태 플래그(flag of relocation status), 활성 또는 비활성 여부를 확인하는 소스 상태 , 소스 타입, 가시적 에지 리스트(visible edge list) 및 경로 인덱스 리스트, 이전 시간 프레임의 장애물 상태를 나타내는 플래그(isPreviouslyOccluded) 및 이전 시간 프레임 이후 장애물 상태가 변경되었는지 여부를 나타내는 플래그(isOcclusionStateChanged)가 포함될 수 있다. 각 소스 객체 정보는 매 프레임마다 업데이트될 수 있다.
예를 들어, listener는 위치, 방향, 관련 가시적 에지 리스트, 마지막 시간 프레임 이후로 청취자 위치가 변경되었는지 여부를 나타내는 플래그를 포함하는 청취자-타입 객체에 대한 고유 포인터일 수 있다. 청취자-타입 객체는 매 업데이트 주기마다 업데이트될 수 있다.
예를 들어, meshes는 비-투과적 모든 정적 및 동적 메시(all non-transparent static and dynamic meshes)로 가시성 체크(visibility check)를 위해 Embree 트래이서(Embree tracer)를 인스턴스화하는데 이용되는 장면의 메시를 포함하는 벡터를 나타낼 수 있다.
예를 들어, diffrPayload는 staticEdgeList라는 이름의 정적 에지(static edge), dynamicEdgeDict의 동적 에지(dynamic edge), staticPathDict의 정적 메시 주변 경로(paths around static meshes), dynamicPathDict의 동적 메시 주변 경로, sourceEdgeDict의 소스-표시 에지(source-visible edge), listenerEdgeDict의 청취자-표시 에지(listener-visible edge), validPathDict의 정적 소스로부터 주어진 청취자 위치까지의 유효 경로를 포함하는 미리 처리된 비트스트림 데이터를 포함하는 회절 페이로드 객체(diffraction payload object)에 대한 공유 포인터(shared pointer)일 수 있다. diffrPayload는 업데이트된 스레드를 호출하기 전에 적절하게 설정해야 하지만, 회절 페이로드 객체(Diffraction payload object)가 비트스트림에서 생성된 후에 설정될 수 있다.
예를 들어, 렌더러는 회절 스테이지에서 RI 업데이트 및 오디오 프로세싱을 두 개의 서로 다른 스레드에서 수행할 수 있다. 균일 볼륨 음원 스테이지(Homogeneous Stage)와 같은 다른 단계와 비교하여, 회절 스테이지는 업데이트된 스레드 내에서만 호출되어, 세컨더리 회절-타입 RI(secondary diffraction-type render item(RI))를 생성할 수 있다. 회절-관련 변수가 적절하게 초기화된 후, 회절 스테이지의 RI 업데이트 함수가 지정된 업데이트 주기에서 호출될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 회절-타입 렌더 아이템을 생성하기 위한 동작 흐름도이다.
예를 들어, 렌더러는 도 5와 같이 소스, 청취자 및 미리 계산된 경로 정보에 기초하여 활성 프라이머리 RI(active primary RI)를 이용하여 회절-타입 RI를 생성하는 업데이트 프로세스를 수행할 수 있다.
회절-타입 RI를 생성하기 위한 업데이트 함수(function)는 RI 및 위치 및 방향과 같은 청취자-관련 정보를 포함하는 입력으로 renderList와 함께 호출될 수 있다. 예를 들어, 렌더러는 동작 510에서 업데이트된 RIs를 이용하여 청취자와 객체를 업데이트 호출마다 업데이트 할 수 있다. 모든 업데이트 호출에서 listener는 renderList의 청취자에서 업데이트될 수 있다.
렌더러는 동작 520에서 업데이트된 RIs로부터 RI를 식별할 수 있다.
renderList 내 RI에는, 예를 들어, 기본 RI 및 반사-타입(reflection-type), 회절-타입 또는 포털-타입(portal-type)과 같은 파이프라인에 따라 프라이머리 RI에서 파생된 세컨더리 RI(secondary RI)가 포함될 수 있다. 렌더러는 회절 스테이지에서 포인트 소스 또는 확장 소스인 프라이머리 RI에서 회절된 사운드의 렌더링을 지원할 수 있다.
렌더러는 도 5의 RI에 대한 루프에서 경로-찾기(path-finding) 및 새로운 회절-타입 RI 생성을 생략할 수 있다. 예를 들어, 주어진 RI의 타입이 프라이머리가 아닌 경우, 렌더러는 경로-찾기 및 새로운 회절-타입 RI 생성을 RI에 대한 해당 루프에서 스킵하고, 다음 RI를 도 5에 도시된 동작에 따라 체크할 수 있다. 또한, 루프 내의 주어진 RI가 LCS(listener coordinate system)에서 정의된 경우, 렌더러는 LCS-기반 RI가 지오메트리의 영향을 받지 않는다고 가정하여 해당 RI를 생략할 수 있다. RI가 활성인지 비활성인지를 나타내는 주어진 RI의 상태는 런타임 시 변경될 수 있다. 주어진 RI의 상태가 비활성인 경우, 비활성 프라이머리 RI로부터 회절된 사운드를 렌더링하지 않기 위해, 이전에 생성된 회절-타입 RI가 제거될 수 있다.
렌더러는 동작 530에서 RI가 프라이머리이고, 활성인지를 식별할 수 있다. 주어진 RI가 프라이머리이고 활성이면, 소스-타입 객체는 주어진 RI에서 인스턴스화되고, 소스(즉, Source 객체의 벡터)에 저장될 수 있다. 주어진 RI에 대응하는 소스-타입 객체가 소스에 존재하는 경우, 대응하는 소스 내 소스 객체가 업데이트될 수 있다. 소스-타입 객체에는 위치 정보, 장애물 플래그(occlusion flag) 및 경로-관련 변수(path-relevant variable)가 포함될 수 있다. 위치 정보는 주어진 RI에서 직접 업데이트되며, 다른 소스 변수는 나중에 업데이트 스레드에서 업데이트될 수 있다. RTDiffractionTracker 객체는 초기화된 소스 객체, 청취자, eifPayLoad 및 diffrPayLoad로 인스턴스화되어, 업데이트된 소스 및 청취자 정보로 경로를 추적할 수 있다.
렌더러는 동작 540에서 장애물 정보를 식별할 수 있다. 렌더러는 장애물 정보에 기초하여, 경로 찾기(path finding) 및 회절-타입 RI 생성(diffraction-type RI creation) 프로세스는 청취자로부터 주어진 프라이머리 RI(즉, 프라이머리 소스)까지의 가시선(line-of-sight)이 보이지 않는 경우에만 호출할 수 있다. 이와 관련하여, 렌더러는 가려진 표면의 물질(occluded surfaces' material) 및 대응하는 물질 EQ와 같은 업데이트된 장애물-관련 정보를 가시선에 따라 포함하는 occlusionInfo를 체크할 수 있다.
예를 들어, 가시선을 따라 가려진 표면이 없음을 나타내는, occlusionInfo가 비어(empty)있는 경우, 현재 시간 프레임에서 유효하지 않은 회절-타입 RI(invalid diffraction-type RI)를 렌더링하지 않으려면, 렌더러는 itemStore에 저장된 회절-타입 RI를 제거할 수 있다. 소스의 장애물 플래그(occlusion flag) isPreviouslyOccluded는 다음 업데이트 주기에 대해 false로 설정될 수 있다. 예를 들어, isPreviouslyOccluded는 이전 업데이트 호출에서 해당 프라이머리 RI와 청취자 사이의 가시선이 보이는지 여부를 나타낼 수 있다. isPreviouslyOccluded가 false로 설정된 경우, 이전 업데이트 호출에서 해당 프라이머리 RI와 청취자 사이의 가시선이 보이는 것을 나타낼 수 있다.
예를 들어, occlusionInfo가 비어 있지 않고, isPreviouslyOccluded가 false이면, isOccludedStateChanged가 true로 업데이트될 수 있다. occlusionInfo가 비어 있고, isPreviouslyOccluded가 ture이면, isOccludedStateChanged가 false로 설정될 수 있다. isOccludedStateChanged는 occlusionInfo가 isPreviouslyOccluded와 동일한지를 나타낼 수 있다.
렌더러는 occlusionInfo, isPreviouslyOccluded 및/또는 isOccludedStateChanged 중 적어도 하나, 또는 이들의 조합에 기초하여 동작 550 내지 동작 570을 수행 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 렌더러는 occlusionInfo, isPreviouslyOccluded 및/또는 isOccludedStateChanged 중 적어도 하나, 또는 이들의 조합에 기초하여 경로 찾기(path finding) 및 회절-타입 RI 생성(diffraction-type RI creation) 프로세스를 호출할 수 있다. 예를 들어, 렌더러는 occlusionInfo가 비어있지 않은 경우, 동작 550을 수행할 수 있다.
렌더러는 동작 550에서 RI로부터 소스 객체(source object)를 초기화(initialize) 또는 업데이트할 수 있다. 예를 들어, 주어진 프라이머리 RI가 가려지고(예: occlusionInfo가 비어있지 않은 경우), 그 타입이 포인트 소스인 경우, diffrItemInitialEQs는 음향적으로 투명하거나 불투명한 표면(acoustically transparent or non-transparent surfaces)을 통해 사운드를 렌더링하기 위해, 렌더러는 업데이트된 RI의 EQ를 이용하여 소스 객체를 초기화 또는 업데이트 할 수 있다. 예를 들어, 업데이트된 RI의 EQ는 장애물 단계에서 가려진 표면 물질의 EQ를 고려하여 업데이트될 수 있다. diffrItemInitialEQs는 아래 표 2와 같이 업데이트될 수 있다.
for (int i = 0; i < diffrItemInitialEQs.size(); i++) {
diffrItemInitialEQs[i] = 1.0 - RI.EQs[i];
}
표 2에서RI.EQs는 장애물 단계에서 업데이트된 해당 RI의 EQ 계수(coefficient)를 포함할 수 있다. 렌더러는 RI가 확장된 소스(extended source)에 해당하는 경우, 소스 익스텐트(source extent)의 어느 부분이 청취자에서 보이는지 추가로 확인할 수 있다. 주어진 확장된 소스의 보이지 않는 표면과 원래 표면의 비율은 회절-타입 RI의 게인을 조정하는 데 이용될 수 있다.
추가 게인 외에도 확장된 소스가 공간적으로 균등하게 분산된 포인트 소스(spatially equally distributed point sources)로 구성되어 있다고 가정할 수 있다. 해당 계산은 레이 트레이싱을 이용하여 청취자 위치에서 지정된 소스 범위당 IntersectionTestSamples에 저장된 샘플 포인트를 테스트하기 위해 방출(cast)되는 히트 광선(hit ray)을 계산함으로써, 수행될 수 있다.
예를 들어, IntersectionTestSamples[extentID]에 저장된 M 샘플 중 N개의 광선-히트(ray-hit)가 있는 경우, extentID는 주어진 RI의 소스 범위(source extent)의 ID이며, diffrItemInitialEQs의 엔터티에 1-N/M가 곱해질 수 있다. 또한, 소스 범위의 가려진 부분(occluded part)의 중심은, 소스의 위치를 업데이트하기 위해, 가려진 테스트 샘플을 이용하여 계산될 수 있다. 확장된 소스의 경우에 이러한 두 가지 동작은 폐색 지오메트리(occluding geometry) 뒤의 비현실적인 사운드 레벨 변경과 같은 아티팩트 없이 회절된 사운드를 렌더링하는 데 필요할 수 있다. IntersectionTestSamples는 소스 범위 ID를 키로, 샘플 위치를 값으로 한 쌍으로 초기화될 수 있다. 여기서, 샘플 위치는 주어진 소스 범위와 소스의 중심 위치에서, 방위각 및 앙각을 이용하여 균일하게 분포된 방향으로 방출되는 광선 사이의 교차점으로 업데이트될 수 있다.
렌더러는 동작 560에서 소스 및 청취자의 위치에 기초하여 경로 데이터(path data)를 발견 또는 찾을 수 있다. 예를 들어, 렌더러는 diffrItemInitialEQ 및 source 위치가 업데이트된 후, RI 및 청취자의 위치에 따라 관련 회절 경로 정보를 업데이트할 수 있다. 렌더러는 동작 560에서 발견한 경로가 유효한지 여부를 판단할 수 있다.
렌더러는 동작 570에서 회절-타입 RI를 유효한 경로로부터 생성할 수 있다. 렌더러는 동작 580에서 해당 RI가 RIs에서 마지막인지를 식별할 수 있다. RI가 RIs에서 마지막인 경우, 렌더러는 프로세스를 종료할 수 있다. RI가 RIs에서 마지막이 아닌 경우, 렌더러는 동작 520에서 RIs의 다음 RI를 식별할 수 있다.
오디오 엘레먼트는 오디오 신호 데이터를 포함할 수 있다. 오디오 신호 데이터는 세 가지 신호 유형(예: 오디오 객체(audio object), 채널(channel), HOA(higher order ambisonics))에 해당할 수 있다.
음향 장면(audio scene)은 장면에서 사운드를 렌더링하는데 필요한 모든 오디오 엘레먼트, 음향 요소(acoustic element), 음향 환경(acoustic environment)를 나타낼 수 있다.
렌더러는 렌더 아이템에 대응하는 회절-타입 렌더 아이템을 렌더링하여 오디오 신호를 생성할 수 있다. 렌더러는 유효한 경로에 기초하여 회절-타입 렌더 아이템을 생성할 수 있다. 회절-타입 렌더 아이템은 회절음이 소스로부터 청취자에게 도달하는 경로에 기초하여 생성될 수 있다.
예를 들어, 회절-타입 렌더 아이템은 위치(position), 방향(orientation) 및 필터EQ(filterEQ)를 포함할 수 있다. 회절-타입 렌더 아이템에 포함된 위치, 방향 및 필터 EQ는 유효한 경로(예: 경로의 길이, 회절각(diffraction angle) 등)에 기초하여 생성될 수 있다.
렌더러는 회절-타입 렌더 아이템에 기초하여, 회절음(diffraction sound)를 제어할 수 있다. 렌더러는 회절-타입 렌더 아이템에 포함된 위치, 방향 및 필터EQ를 이용하여, 회절음을 렌더링할 수 있다. 렌더러는 렌더링된 회절음, 직접음, 반사음, 잔향 등을 이용하여 오디오 신호를 생성할 수 있다.
도 6은 일 실시예에 따른 직접음(direct sound), 초기 반사음(early reflection) 및 잔향(late reverberation)의 임펄스 응답(impulse response)을 나타낸 도면이다.
음향학적 공간 정보는 공간의 음향 특성을 더 잘 시뮬레이션 할 수 있는 정보가 될 수 있다. 그러나, 음향 공간 정보를 활용하여 음향 전달 특성을 시뮬레이션 하는 것은 복잡한 연산이 필요하기 때문에, 공간 음향 전달 특성의 생성을 간략하게 수행하기 위하여, 공간 음향 전달 특성을 직접음(direct sound), 초기 반사음(early reflection), 잔향(late reverberation)으로 나누고, 제공된 음향 공간 정보를 활용하여 반사음과 잔향의 생성에 활용할 수 있다.
예를 들어, 도 6과 같이, 렌더러는 공간 음향 전달 특성인 임펄스 응답을 직접음, 초기 반사음 및 잔향에 따라 생성할 수 있다.
렌더러는 장애물(occlusion)에 따른 음향 처리를 수행할 수 있다. 예를 들어, 장애물에 따른 음향 처리는 회절, 분산 등에 따른 음향 처리를 포함할 수 있다.
상기의 도 1 내지 도 6의 렌더러에 관한 설명은 오디오 신호 처리 장치에 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.
도 7은 일 실시예에 따른 직접음(701), 직접 반사음(702, 703, 704, 705) 및 잔향(706)의 경로 및 임펄스 응답을 나타낸 도면이다.
오디오 신호 처리 장치는 공간 음향 재현을 위한 기하 정보(예: 음향의 전달에 영향을 미치는 물체)가 주어졌을 때, 직접음 및 직접 반사음을 계산할 수 있다.
예를 들어, 오디오 신호 처리 장치는 레이 트레이싱(Ray tracing) 방법을 이용하여 음원과 사용자 사이의 직접음 및 직접 반사음을 생성할 수 있다. 오디오 신호 처리 장치는 소리가 물체에 부딪치면 반사되는 특성을 활용하여, 음원과 사용자 사이의 임펄스 응답을 구하는데 활용된다.
예를 들어, 오디오 신호 처리 장치는 도 7과 같은 기하정보에 기초하여, 직접음(701)의 임펄스 응답(711), 반사음(702, 703, 704, 705)의 임펄스 응답(712, 713, 714, 715) 및 잔향(706)의 임펄스 응답(716)을 생성할 수 있다.
일례로, 오디오 신호 처리 장치는 이미지 소스 방법(Image source method)을 이용하여, 객체 오디오의 경로를 계산할 수 있다. 예를 들어, 이미지 소스 방법은 객체 오디오의 반사면을 기준으로 대칭되는 가상의 공간이 반사면 너머에 존재하는 것으로 가정하여 직접 반사음을 생성하는 방식이다.
오디오 신호 처리 장치는 이미지 소스 방법을 응용한 레이 트레이싱을 이용하여, 객체 오디오의 경로를 계산할 수 있다. 예를 들어, 오디오 신호 처리 장치는 공간 내에 음선 송신기와 음선 수신기를 두고, 음성 송신기에서 여러 개의 음선을 방사하고, 방사된 음선은 물체에 부딪히면 반사가 되면서 전달되며, 방사된 음선들 중 수신기를 경유하는 음선을 찾고, 해당 음선이 지나온 경로를 활용하여 임펄스 응답을 생성할 수 있다.
도 8, 도 9, 도 10 및 도 11은 일 실시예에 따른 직접음 및/또는 회절음(diffraction sound)의 임펄스 응답을 나타낸 도면이다.
음향 공간에 장애물이 존재하는 경우, 회절이 발생할 수 있다. 회절은 파동이 장애물이나 개구부를 만날 때 발생하는 현상을 나타낸다. 예를 들어, 회절은 파동이 장애물의 모서리 주변에서 장애물의 기하학적 그림자 영역으로 파동이 구부러지거나 또는 구멍을 통해 구멍의 기하학적 그림자 영역으로 파동이 구부러지는 것으로 정의될 수 있다. 따라서, 객체 오디오와 청취자 사이의 직선 경로상에 장애물이 있는 경우에도, 회절에 의해 청취자는 객체 오디오를 들을 수 있는 경우가 발생할 수 있다.
회절에 의한 소리 전달 효과는 음원과 장애물과 리시버(청취자) 간의 상대적인 각도 및 거리, 소리의 주파수 등에 의해 전달 효과가 다르게 나타날 수 있다. 회절에 의한 소리 전달 효과는 조건에 따라 다르며, 회절에 의하여 감쇄되는 정도가 크며, 조건에 따라 회절에 의해 전달되는 소리는 매우 작을 수 있다.
오디오 신호 처리 장치는 객체 오디오의 렌더링 시, 회절 효과와 함께 직접음, 직접 반사음, 잔향 등을 처리할 수 있다. 공간의 기하 정보나 음원과 청취자의 위치에 따라서 직접음, 직접 반사음, 잔향, 회절 등에 의한 영향이 달라질 수 있다. 오디오 신호 처리 장치는 공간의 기하 정보나 음원과 청취자의 위치에 따른 효과를 고려하여 오디오 신호 처리를 효율적으로 수행할 수 있다.
이하의 도 8 내지 도 11에서, 회절에 의해 전달되는 오디오 신호(예: 회절음)는 회절에 의한 감쇄 때문에 직접음의 이득(gain)에 비해 상대적으로 낮은 이득을 가질 수 있다.
이하의 도 8 내지 도 11에서, 오디오 객체의 직접음 및 회절음이 오디오 객체로부터 청취자에게 전달되는 경로, 직접음 및 회절음의 임펄스 응답을 고려하고, 반사음이 오디오 객체로부터 청취자에게 전달되는 경로 및 반사음의 임펄스 응답은 고려하지 않기로 한다.
도 8은 청취자와 오디오 객체간의 직선 경로상에 장애물(occlusion)이 존재하는 경우의 공간 음향 기하 정보 및 직접음 및/또는 회절음의 임펄스 응답을을 나타낸 일예이다.
도 8에서 직접음(801)이 전달되는 경로는 장애물에 의하여 차단되고, 회절음(802)은 객체 오디오로부터 청취자로 전달될 수 있다. 장애물의 경계 부근에서 발생하는 회절이 청취자에게 전달될 수 있다. 직접음(801)은 장애물에 의해 차단되기 때문에, 오디오 신호 처리 장치는 회절음(802)에 의한 임펄스 응답(812)만을 생성할 수 있다.
도 9는 청취자와 오디오 객체간의 직선 경로상에 장애물이 존재하지 않는 경우의 공간 음향 기하 정보 및 직접음 및/또는 회절음의 임펄스 응답을을 나타낸 일예이다.
도 9에서는 직접음(901) 및 회절음(902)이 객체 오디오로부터 청취자에게 도달할 수 있다. 장애물의 경계 부근에서 발생하는 회절이 청취자에게 전달될 수 있다. 오디오 신호 처리 장치는 직접음(901)에 의한 임펄스 응답(911) 및 회절음(902)에 의한 임펄스 응답(912)를 생성할 수 있다.
도 10은 청취자와 오디오 객체간의 직선 경로상에 장애물이 존재하는 경우의 공간 음향 기하 정보 및 직접음 및/또는 회절음의 임펄스 응답을을 나타낸 일예이다.
도 10에서, 직접음(1001)이 전달되는 경로는 장애물에 의하여 차단되고, 회절음(1002)은 객체 오디오로부터 청취자로 전달될 수 있다. 직접음(1001)은 장애물에 의해 차단되기 때문에, 오디오 신호 처리 장치는 회절음(1002)에 의한 임펄스 응답(1012)만을 생성할 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 직접음이 없는 경우에는 회절에 의한 효과가 임펄스 응답 측면에서 많은 영향을 미칠 수 있으나, 직접음이 있는 경우에는 회절에 의한 효과가 직접음에 비해 낮은 이득을 가지므로, 회절에 의한 영향이 적음을 확인할 수 있다.
도 11은 청취자와 오디오 객체간의 직선 경로상에 장애물이 존재하지 않는 경우의 공간 음향 기하 정보 및 직접음 및/또는 회절음의 임펄스 응답을 나타낸 일예이다.
도 11에서 직접음(1101) 및 회절음(1102)이 객체 오디오로부터 청취자에게 도달할 수 있다. 오디오 신호 처리 장치는 직접음(1101)의 임펄스 응답(1111)만을 생성할 수 있다. 직업음(1101)이 청취자에게 도달하기 때문에, 오디오 신호 처리 장치는 회절음(1102)이 객체 오디오로부터 청취자에게 도달하더라도, 회절음의 임펄스 응답을 생성하지 않을 수 있다.
상기의 도 10 및 도 11을 참조하면, 일 실시예에 따른 오디오 신호 처리 장치는 객체 오디오의 회절 처리를 수행함에 있어 오디오 객체의 직접음이 청취자에게 직접 전달되는지를 확인할 수 있다. 오디오 신호 처리 장치는 오디오 객체의 직접음이 장애물에 의해 청취자에게 직접 전달되지 않는 경우에는 회절 처리를 수행할 수 있다. 오디오 신호 처리 장치는 오디오 객체의 직접음이 청취자에게 직접 전달되는 경우에는 회절 처리를 수행하지 않을 수 있다.
예를 들어, 오디오 신호 처리 장치가 오디오 객체에 대하여 회절 처리를 수행하는 것은, 기하 정보(예: 청취자의 위치, 오디오 객체의 위치, 장애물의 위치 등)을 고려하여 회절음이 오디오 객체로부터 청취자에 전달되는 경로를 찾는 동작, 회절음이 전달되는 경로가 유효한지 여부를 판단하는 동작, 유효한 경로에 기초하여 회절-타입 렌더 아이템을 생성하는 동작, 회절-타입 렌더 아이템을 렌더링하여 오디오 신호를 생성하는 동작을 포함할 수 있다.
오디오 신호 처리 장치는 음원과 청취자의 최단 경로 사이에 장애물이 존재하는지를 확인하여, 오디오 객체의 직접음이 청취자에게 직접 전달되는지 여부를 판단할 수 있다.
오디오 신호 처리 장치는 레이 트레이싱 등과 같은 방법으로 임펄스 응답을 계산하는 경우, 계산된 임펄스 응답에서 음원과 청취자 사이의 최단 경로로 인한 응답이 레이 트레이싱 등으로 계산된 임펄스 응답에 포함되었는지를 비교하여, 오디오 객체의 직접음이 청취자에게 직접 전달되는지 여부를 판단할 수 있다.
도 10에서, 오디오 객체의 직접음(1001)이 청취자에게 전달되지 않기 때문에, 오디오 신호 처리 장치는 오디오 객체에 대하여 회절 처리를 수행하고, 회절음(1002)의 임펄스 응답(1012)를 생성할 수 있다. 도 10에서, 오디오 신호 처리 장치는 회절음(1002)의 임펄스 응답(1012)을 이용하여 오디오 신호를 생성할 수 있다.
도 11에서, 오디오 객체의 직접음(1101)이 청취자에게 전달되기 때문에, 오디오 신호 처리 장치는 오디오 객체에 대하여 회절 처리를 수행하지 않고, 회절음(1102)의 임펄스 응답을 생성하지 않을 수 있다. 도 11에서 오디오 신호 처리 장치는 직접음(1101)의 임펄스 응답(1111)을 이용하여, 오디오 신호를 생성할 수 있다.
도 12 및 도 13은 일 실시예에 따른 오디오 신호 처리 장치(1200)의 개략적인 블록도이다.
도 12를 참조하면, 일 실시예에 따른 오디오 신호 처리 장치(1200)는 기하정보 분석 모듈(1210)(geometry analysis module), 장애물 체크 모듈(1220)(obstruction check module), 직접음 제어 모듈(1230)(direct sound control module), 초기 반사음 제어 모듈(1240)(early reflection sound control module), 잔향음 제어 모듈(1250)(late reverberation sound control module) 및 회절음 제어 모듈(1260)(diffraction sound control module) 중 적어도 하나, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
일례로, 오디오 신호 처리 장치(1200)에 입력되는 비트스트림은 객체 오디오 신호(1270)(object audio signal) 및 메타데이터(1280)를 포함할 수 있다.
기하정보 분석 모듈(1210)은 메타데이터(1280)를 이용하여, 기하학적 데이터(geometry data)를 식별할 수 있다. 예를 들어, 기하학적 데이터는 음향 장면에 포함된 객체 오디오, 청취자, 객체 등에 관한 정보를 포함할 수 있다.
예를 들어, 메타데이터(1280)는 이득(gain), 거리(distance), 음향 기하학 정보(acoustic geometry information), 청취자 위치(user/listener position), 객체 위치(object position) 등을 포함할 수 있다.
장애물 체크 모듈(1220)은 메타데이터(1280)를 이용하여, 오디오 엘리먼트에 대응하는 렌더 아이템 및 청취자 간 가시선이 보이는지 여부를 판단할 수 있다.
장애물 체크 모듈(1220)은 비트스트림에 기초한 가시선 장애물 정보(line-of-sight occlusion information)을 이용하여, 가시선이 보이는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 확장된 소스의 경우, 가시선 장애물 정보는 청취자에서 확장된 소스(예: 지오메트리)로의 레이 캐스트에 기초하여 결정될 수 있다. 예를 들어, 레이 캐스트에 의해 생성된 레이 번들이 장애물에 의해 모두 가려지는 경우, 가시선 장애물 정보는 렌더 아이템 및 청취자 간 가시선이 보이지 않는 것으로 결정될 수 있다. 레이 캐스트에 의해 생성된 적어도 하나의 레이 번들이 장애물에 가려지지 않고, 직접 청취자와 확장된 소스에 연결되는 경우, 가시선 장애물 정보는 렌더 아이템 및 청취자 간 가시선이 보이는 것으로 결정될 수 있다.
장애물 체크 모듈(1220)은 렌더 아이템의 직접음이 청취자에게 직접 전달되는지 여부에 기초하여, 가시선이 보이는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 직접음이 청취자에게 직접 전달되는 경우, 장애물 체크 모듈(1220)은 가시선이 보이는 것으로 판단할 수 있다.
또한, 장애물 체크 모듈(1220)은 렌더 아이템과 청취자 사이의 최단 경로에 장애물이 존재하는지 여부에 기초하여 가시선이 보이는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 최단 경로에 장애물이 존재하는 경우, 장애물 체크 모듈(1220)은 가시선이 보이지 않는 것으로 결정할 수 있다.
직접음 제어 모듈(1230)은 객체 오디오 신호(1270) 및 직접음 제어 정보(direct sound control information)를 이용하여, 직접음을 처리할 수 있다. 예를 들어, 직접음 제어 모듈(1230)은 직접음 제어 정보에 기초하여, 직접음을 렌더링할 수 있다. 직접음 제어 정보는 기하정보 분석 모듈(1210)로부터 수신할 수 있다.
초기 반사음 제어 모듈(1240)은 객체 오디오 신호(1270) 및 초기 반사음 제어 정보(early reflection sound control information)를 이용하여, 초기 반사음을 처리할 수 있다. 예를 들어, 초기 반사음 제어 모듈(1240)은 초기 반사음 제어 정보에 기초하여, 초기 반사음을 렌더링할 수 있다. 초기 반사음 제어 정보는 기하정보 분석 모듈(1210)로부터 수신할 수 있다.
잔향음 제어 모듈(1250)은 객체 오디오 신호(1270) 및 잔향음 제어 정보(late reverberation sound control information)를 이용하여, 잔향음을 처리할 수 있다. 예를 들어, 잔향음 제어 모듈(1250)은 잔향음 제어 정보에 기초하여, 잔향음을 렌더링할 수 있다. 잔향음 제어 정보는 기하정보 분석 모듈(1210)로부터 수신할 수 있다.
회절음 제어 모듈(1260)은 렌더 아이템 및 청취자 간 가시선이 보이는지 여부에 따라, 객체 오디오 신호(1270) 및 회절음 제어 정보(diffraction sound control information)을 이용하여 회절음을 처리할 수 있다. 회절음 제어 정보는 기하학적 분석 모듈로부터 수신할 수 있다.
예를 들어, 회절음 제어 모듈(1260)은 가시선이 보이는 경우에는, 회절음 처리를 수행하지 않을 수 있다. 회절음 제어 모듈(1260)은 가시선이 보이지 않는 경우, 회절음 회절음 제어 정보에 기초하여, 회절음을 렌더링할 수 있다.
오디오 신호 처리 장치(1200)는 렌더링된 직접음, 초기 반사음, 잔향음 및 회절음을 이용하여, 오디오 신호를 생성할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 모노 객체 오디오 신호(1270)가 입력될 때, 오디오 신호 처리 장치(1200)는 바이노럴 렌더링된 오디오 신호(1290)를 출력할 수 있다. 오디오 신호 처리 장치(1200)는 렌더링된 직접음, 초기 반사음, 잔향음 및 회절음을 합성하여 렌더링된 오디오 신호(1290)를 출력할 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 오디오 신호 처리 장치(1200)의 개략적인 블록도로, 도 13에 도시된 오디오 신호 처리 장치(1200)의 기하정보 분석 모듈(1210)(geometry analysis module), 장애물 체크 모듈(1220)(obstruction check module), 직접음 제어 모듈(1230)(direct sound control module), 초기 반사음 제어 모듈(1240)(early reflection sound control module), 잔향음 제어 모듈(1250)(late reverberation sound control module) 및 회절음 제어 모듈(1260)(diffraction sound control module)에 관하여 생략된 내용이라고 하더라도, 도 12에서 설명한 내용이 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.
도 13과 같이, 오디오 신호 처리 장치(1200)의 기하학적 분석 모듈은 장애물 체크 모듈(1220)을 포함할 수 있다. 기하학적 분석 모듈은 비트스트림에 포함된 메타데이터(1280)를 이용하여, 오디오 엘리먼트에 대응하는 렌더 아이팀 및 청취자 간 가시선이 보이는지 여부를 판단할 수 있다. 회절음 제어 모듈(1260)은 기하학적 분석 모듈로부터 수신한 가시선이 보이는지 여부에 따라, 객체 오디오 및 회절음 제어 정보를 이용하여 회절음을 처리할 수 있다.
상기의 도 12 및 도 13에 관한 설명에서, 기하정보 분석 모듈(1210), 장애물 체크 모듈(1220), 직접음 제어 모듈(1230), 초기 반사음 제어 모듈(1240), 잔향음 제어 모듈(1250), 회절음 제어 모듈(1260)은 오디오 신호 처리 장치(1200)의 동작을 설명하기 위한 일 예시에 해당한다. 도 12 및 도 13에 도시된 오디오 신호 처리 장치(1200)는 처리 회로(processing circuitry)를 포함하는 적어도 하나의 장치 또는 프로세서로 구현될 수 있다.
도 14은 일 실시예에 따른 오디오 신호 처리 방법의 동작 흐름도이다.
오디오 신호 처리 장치(1200)는 동작 1410에서 가시선이 보이는지 여부를 판단할 수 있다. 가시선은 오디오 엘리먼트에 대응하는 렌더 아이템 및 청취자 간의 가시선을 나타낼 수 있다.
오디오 신호 처리 장치(1200)는 비트스트림에 기초한 가시선 장애물 정보(line-of-sight occlusion information)을 이용하여, 가시선이 보이는지 여부를 판단할 수 있다.
오디오 신호 처리 장치(1200)는 렌더 아이템의 직접음이 청취자에게 직접 전달되는지 여부에 기초하여 가시선이 보이는지 여부를 판단할 수 있다.
오디오 신호 처리 장치(1200)는 렌더 아이템과 청취자 사이의 임펄스 응답에 렌더 아이템과 청취자 사이의 최단 경로로 인한 응답이 포함되는지 여부에 기초하여, 가시선이 보이는지 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 오디오 신호 처리 장치(1200)는 복수개의 임펄스 응답 중에서 최단 경로에 대응하는 응답이 포함되는지에 따라 가시선이 보이는지 여부를 판단할 수 있다.
동작 1410에서 가시선이 보이는 경우, 오디오 신호 처리 장치(1200)는 동작 1420에서 렌더 아이템을 렌더링하여 오디오 신호를 생성할 수 있다. 예를 들어, 오디오 신호 처리 장치(1200)는, 가시선이 보이는 경우에 응답하여 회절-타입 렌더 아이템의 생성 없이, 렌더 아이템을 렌더링하여 오디오 신호를 생성할 수 있다.
오디오 신호 처리 장치(1200)는 동작 1430에서 오디오 신호를 출력할 수 있다. 동작 1430에서 출력하는 오디오 신호는 렌더 아이템을 렌더링하여 생성한 신호이다.
동작 1410에서 가시선이 보이지 않는 경우에 응답하여, 오디오 신호 처리 장치(1200)는 동작 1440에서 렌더 아이템에 대응하는 회절-타입 렌더 아이템을 생성할 수 있다.
오디오 신호 처리 장치(1200)는 동작 1450에서 회절-타입 렌더 아이템을 렌더링하여 오디오 신호를 생성하고, 오디오 신호를 출력할 수 있다.
도 15는 일 실시예에 따른 오디오 신호 처리 방법의 동작 흐름도이다.
오디오 신호 처리 장치(1200)는 동작 1510에서 가시선이 보이는지 여부를 판단할 수 있다. 동작 1510에서 가시선이 보이지 않는 경우, 오디오 신호 처리 장치(1200)는 동작 1520에서 렌더 아이템을 렌더링하여 오디오 신호를 생성할 수 있다. 오디오 신호 처리 장치(1200)는 동작 1530에서 생성한 오디오 신호를 출력할 수 있다.
상기의 동작 1510, 1520 및 1530 각각에 대하여, 도 14의 동작 1410, 1420 및 1430에 관한 설명이 실질적으로 동일하게 적용될 수 있다.
동작 1510에서 가시선이 보이지 않는 경우, 오디오 신호 처리 장치(1200)는 동작 1540에서 렌더 아이템으로부터 청취자까지의 회절 경로 찾기 프로세스(diffraction path finding process)를 수행할 수 있다. 오디오 신호 처리 장치(1200)는 회절 경로 찾기 프로세스에 따라 결정된 회절 경로의 유효성을 검토할 수 있다.
오디오 신호 처리 장치(1200)는 동작 1540에서 기하학적 데이터(geometrical data)를 이용하여 회절 경로 찾기 프로세스를 수행할 수 있다. 예를 들어, 오디오 신호 처리 장치(1200)로 입력되는 비트스트림은 기하학적 데이터를 포함할 수 있다.
오디오 신호 처리 장치(1200)는 동작 1550에서 회절 경로에 기초하여, 회절-타입 렌더 아이템을 생성할 수 있다. 오디오 신호 처리 장치(1200)는 유효한 회절 경로에 대하여, 회절-타입 렌더 아이템을 생성할 수 있다.
오디오 신호 처리 장치(1200)는 동작 1560에서 회절-타입 렌더 아이템을 렌더링하여 오디오 신호를 생성할 수 있다. 오디오 신호 처리 장치(1200)는 동작 1570에서 생성한 오디오 신호를 출력할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치, 방법 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 저장할 수 있으며 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.
위에서 설명한 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 또는 복수의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
801, 901, 1001, 1101: 직접음
802, 902, 1002, 1102: 회절음
812, 911, 912, 1012, 1011: 임펄스 응답
1200: 오디오 신호 처리 장치

Claims (20)

  1. 오디오 신호 처리 장치가 수행하는 오디오 신호 처리 방법에 있어서,
    비트스트림에 기초하여, 오디오 엘리먼트(audio element)에 대응하는 렌더 아이템(render item) 및 청취자(listener) 간 가시선(line-of-sight)이 보이는지(visible) 여부를 판단하는 동작; 및
    상기 가시선이 보이지 않는 경우에 응답하여, 상기 렌더 아이템에 대응하는 회절-타입 렌더 아이템(diffraction-type render item)을 렌더링하여 오디오 신호를 생성하는 동작; 및
    상기 오디오 신호를 출력하는 동작
    을 포함하는
    오디오 신호 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 생성하는 동작은
    상기 렌더 아이템으로부터 상기 청취자까지의 회절 경로 찾기 프로세스(diffraction path finding process)를 수행하고, 상기 회절 경로에 기초하여 상기 회절-타입 렌더 아이템을 생성하는,
    오디오 신호 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회절 경로 찾기 프로세스는
    상기 비트스트림으로부터의 기하학적 데이터(geometrical data)를 이용하여 수행되는,
    오디오 신호 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 기하학적 데이터는
    상기 비트스트림 내 메타데이터에 포함되는,
    오디오 신호 처리 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 판단하는 동작은
    상기 비트스트림에 기초한 가시선 장애물 정보(line-of-sight occlusion information)을 이용하여, 상기 가시선이 보이는지 여부를 판단하는,
    오디오 신호 처리 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 가시선이 보이는 경우에 응답하여, 상기 회절-타입 렌더 아이템의 생성 없이, 상기 렌더 아이템을 렌더링하여 오디오 신호를 생성하는 동작
    을 더 포함하는,
    오디오 신호 처리 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 판단하는 동작은
    상기 렌더 아이템의 직접음이 상기 청취자에게 직접 전달되는지 여부에 기초하여 상기 가시선이 보이는지 여부를 판단하는,
    오디오 신호 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 판단하는 동작은
    상기 렌더 아이템과 상기 청취자 사이의 최단 경로에 장애물이 존재하는지 여부에 기초하여 상기 가시선이 보이는지 여부를 판단하는,
    오디오 신호 처리 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 판단하는 동작은
    상기 렌더 아이템과 상기 청취자 사이의 임펄스 응답에 상기 렌더 아이템과 상기 청취자 사이의 최단 경로로 인한 응답이 포함되는지 여부에 기초하여, 상기 가시선이 보이는지 여부를 판단하는,
    오디오 신호 처리 방법.
  10. 오디오 신호 처리 장치가 수행하는 오디오 신호 처리 방법에 있어서,
    비트스트림에 기초하여, 오디오 엘리먼트(audio element)에 대응하는 렌더 아이템(render item) 및 청취자(listener) 간 가시선(line-of-sight)이 보이는지(visible) 여부를 판단하는 동작;
    상기 가시선이 보이지 않는 경우에 응답하여, 상기 렌더 아이템으로부터 상기 청취자까지의 회절 경로 찾기 프로세스(diffraction path finding process)를 수행하는 동작; 및
    상기 회절 경로에 기초하여 상기 회절-타입 렌더 아이템을 생성하는 동작
    을 포함하는
    오디오 신호 처리 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중에서 어느 한 항의 방법을 실행하는 컴퓨터 프로그램을 저장하는 컴퓨터 판독가능 기록매체.
  12. 프로세서; 및
    상기 프로세서에 의해 실행 가능한 적어도 하나의 명령어를 포함하는 메모리
    를 포함하고,
    상기 적어도 하나의 명령어가 상기 프로세서에서 실행되면, 상기 프로세서는 비트스트림에 기초하여, 오디오 엘리먼트(audio element)에 대응하는 렌더 아이템(render item) 및 청취자(listener) 간 가시선(line-of-sight)이 보이는지(visible) 여부를 판단하고, 상기 가시선이 보이지 않는 경우에 응답하여, 상기 렌더 아이템에 대응하는 회절-타입 렌더 아이템(diffraction-type render item)을 렌더링하여 오디오 신호를 생성하며, 상기 오디오 신호를 출력하는,
    오디오 신호 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 렌더 아이템으로부터 상기 청취자까지의 회절 경로 찾기 프로세스(diffraction path finding process)를 수행하고, 상기 회절 경로에 기초하여 상기 회절-타입 렌더 아이템을 생성하는,
    오디오 신호 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 회절 경로 찾기 프로세스는
    상기 비트스트림으로부터의 기하학적 데이터(geometrical data)를 이용하여 수행되는,
    오디오 신호 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 기하학적 데이터는
    상기 비트스트림 내 메타데이터에 포함되는,
    오디오 신호 처리 장치.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 비트스트림에 기초한 가시선 장애물 정보(line-of-sight occlusion information)을 이용하여, 상기 가시선이 보이는지 여부를 판단하는,
    오디오 신호 처리 장치.
  17. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 가시선이 보이는 경우에 응답하여, 상기 회절-타입 렌더 아이템의 생성 없이, 상기 렌더 아이템을 렌더링하여 오디오 신호를 생성하는,
    오디오 신호 처리 장치.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 렌더 아이템의 직접음이 상기 청취자에게 직접 전달되는지 여부에 기초하여 상기 가시선이 보이는지 여부를 판단하는,
    오디오 신호 처리 장치.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 렌더 아이템과 상기 청취자 사이의 최단 경로에 장애물이 존재하는지 여부에 기초하여 상기 가시선이 보이는지 여부를 판단하는,
    오디오 신호 처리 장치.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 렌더 아이템과 상기 청취자 사이의 임펄스 응답에 상기 렌더 아이템과 상기 청취자 사이의 최단 경로로 인한 응답이 포함되는지 여부에 기초하여, 상기 가시선이 보이는지 여부를 판단하는,
    오디오 신호 처리 장치.
KR1020230018816A 2022-03-28 2023-02-13 오디오 신호 처리 장치 및 오디오 신호 처리 방법 KR20230139772A (ko)

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