Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

WO2015147532A2 - 음향 신호의 렌더링 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 - Google Patents

음향 신호의 렌더링 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 Download PDF

Info

Publication number
WO2015147532A2
WO2015147532A2 PCT/KR2015/002894 KR2015002894W WO2015147532A2 WO 2015147532 A2 WO2015147532 A2 WO 2015147532A2 KR 2015002894 W KR2015002894 W KR 2015002894W WO 2015147532 A2 WO2015147532 A2 WO 2015147532A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
channel
sound
output
signal
channels
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/002894
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2015147532A3 (ko
Inventor
전상배
김선민
조현
Original Assignee
삼성전자 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자 주식회사 filed Critical 삼성전자 주식회사
Publication of WO2015147532A2 publication Critical patent/WO2015147532A2/ko
Publication of WO2015147532A3 publication Critical patent/WO2015147532A3/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S7/00—Indicating arrangements; Control arrangements, e.g. balance control
    • H04S7/30—Control circuits for electronic adaptation of the sound field
    • H04S7/308—Electronic adaptation dependent on speaker or headphone connection
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10L—SPEECH ANALYSIS TECHNIQUES OR SPEECH SYNTHESIS; SPEECH RECOGNITION; SPEECH OR VOICE PROCESSING TECHNIQUES; SPEECH OR AUDIO CODING OR DECODING
    • G10L19/00—Speech or audio signals analysis-synthesis techniques for redundancy reduction, e.g. in vocoders; Coding or decoding of speech or audio signals, using source filter models or psychoacoustic analysis
    • G10L19/008—Multichannel audio signal coding or decoding using interchannel correlation to reduce redundancy, e.g. joint-stereo, intensity-coding or matrixing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S3/00—Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic
    • H04S3/002—Non-adaptive circuits, e.g. manually adjustable or static, for enhancing the sound image or the spatial distribution
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S3/00—Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic
    • H04S3/008—Systems employing more than two channels, e.g. quadraphonic in which the audio signals are in digital form, i.e. employing more than two discrete digital channels
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2400/00—Details of stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2400/01—Multi-channel, i.e. more than two input channels, sound reproduction with two speakers wherein the multi-channel information is substantially preserved
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2400/00—Details of stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2400/03—Aspects of down-mixing multi-channel audio to configurations with lower numbers of playback channels, e.g. 7.1 -> 5.1
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2400/00—Details of stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2400/11—Positioning of individual sound objects, e.g. moving airplane, within a sound field
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2400/00—Details of stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2400/13—Aspects of volume control, not necessarily automatic, in stereophonic sound systems
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2420/00—Techniques used stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2420/01—Enhancing the perception of the sound image or of the spatial distribution using head related transfer functions [HRTF's] or equivalents thereof, e.g. interaural time difference [ITD] or interaural level difference [ILD]
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04S—STEREOPHONIC SYSTEMS 
    • H04S2420/00—Techniques used stereophonic systems covered by H04S but not provided for in its groups
    • H04S2420/03—Application of parametric coding in stereophonic audio systems

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for rendering an acoustic signal, and more particularly, to the location of a sound image by modifying panning gain or filter coefficients when there is a misalignment between the standard layout and the installation layout of the output channel. And a rendering method and apparatus for more accurately reproducing a timbre.
  • Stereo sound is a sound that adds spatial information to reproduce not only the height and tone of the sound but also a sense of direction and distance, to have a sense of presence, and to perceive the sense of direction, distance and sense of space to the listener who is not located in the space where the sound source is generated. it means.
  • two-dimensional output channels can reproduce three-dimensional stereo sound, but the rendered acoustic signals are sensitive to the layout of the speakers, so that the layout of the installed speakers differs from the standard layout. In this case, distortion of the sound image occurs.
  • the present invention solves the problems of the prior art described above, and its object is to reduce distortion of sound image even when the layout of the installed speaker is different from the standard layout.
  • a method of rendering an acoustic signal including: receiving a multichannel signal including a plurality of input channels to be converted into a plurality of output channels; When the horizontal input channel is panned to at least two horizontal output channels, obtaining a mapping relationship between the horizontal input channel and the at least two output channels; And obtaining tone filter coefficients to be applied to the horizontal input channel corresponding to each output channel based on the obtained mapping relationship.
  • an acoustic signal can be rendered so that the distortion of the sound image can be reduced even when the layout of the installed speaker is different from the standard layout or when the position of the sound image is changed.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an internal structure of a 3D sound reproducing apparatus according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a structure of a renderer among the structures of a 3D sound reproducing apparatus according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a layout of each channel when a plurality of input channels are downmixed into a plurality of output channels according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a panning unit according to an embodiment when there is a positional deviation between a standard layout and an installation layout of an output channel.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a panning unit according to an exemplary embodiment when there is an altitude deviation between a standard layout and an installation layout of an output channel.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a position of a sound image according to an installation layout of an output channel when a center channel signal is rendered from a left channel signal and a right channel signal.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating that a position of a sound image is positioned by correcting an altitude effect according to an embodiment when there is an altitude deviation in an output channel.
  • FIG. 8 is a flowchart of a method of rendering a stereo sound signal according to an embodiment.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between an altitude deviation and a panning gain for each channel when the center channel signal is rendered from the left channel signal and the right channel signal.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a spectrum of a tone according to a position according to a positional deviation of a speaker.
  • FIG. 11 is a flowchart of a method of rendering a stereo sound signal, according to an embodiment.
  • FIG. 12 is a diagram for describing a method of designing a sound quality correction filter, according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a case where an altitude deviation exists between an output channel and a virtual sound source for 3D virtual rendering.
  • FIG. 14 is a diagram for describing a method of virtually rendering a TFC channel using an L / R / LS / RS channel according to an embodiment.
  • FIG. 15 is a block diagram of a renderer that processes a deviation of a virtual rendering using a 5.1 output channel according to an embodiment.
  • a method of rendering an acoustic signal including: receiving a multichannel signal including a plurality of input channels to be converted into a plurality of output channels; When the horizontal input channel is panned to at least two horizontal output channels, obtaining a mapping relationship between the horizontal input channel and the at least two output channels; And obtaining tone filter coefficients to be applied to the horizontal input channel corresponding to each output channel based on the obtained mapping relationship.
  • an apparatus for rendering an acoustic signal including: a receiver configured to receive a multichannel signal including a plurality of input channels to be converted into a plurality of output channels; When the horizontal input channel is panned to at least two horizontal output channels, a mapping relationship between the horizontal input channel and the at least two output channels is obtained and applied to the horizontal input channel corresponding to each output channel based on the obtained mapping relationship. And a filter coefficient obtaining unit obtaining the tone filter coefficients to be performed.
  • the horizontal input channel is located at the side or rear.
  • the tone filter coefficients are obtained based on a Head-Related Transfer Function (HRTF).
  • HRTF Head-Related Transfer Function
  • the tone filter coefficients are obtained based on the ratio between HRTF according to the position of the horizontal input channel and HRTF according to the position of the horizontal output channel.
  • a computer-readable recording medium recording a program for executing the above-described method.
  • a computer readable recording medium for recording another method for implementing the present invention, another system, and a computer program for executing the method.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating an internal structure of a 3D sound reproducing apparatus according to an exemplary embodiment.
  • the stereoscopic sound reproducing apparatus 100 may output a multi-channel sound signal mixed with a plurality of output channels for reproducing a plurality of input channels. At this time, if the number of output channels is smaller than the number of input channels, the input channels are downmixed to match the number of output channels.
  • Stereo sound is a sound that adds spatial information to reproduce not only the height and tone of the sound but also a sense of direction and distance, to have a sense of presence, and to perceive the sense of direction, distance and sense of space to the listener who is not located in the space where the sound source is generated. it means.
  • the output channel of the sound signal may refer to the number of speakers from which sound is output. As the number of output channels increases, the number of speakers for outputting sound may increase.
  • the stereoscopic sound reproducing apparatus 100 may render and mix a multichannel sound input signal as an output channel to be reproduced so that a multichannel sound signal having a large number of input channels may be output and reproduced in an environment having a small number of output channels. Can be.
  • the multi-channel sound signal may include a channel capable of outputting elevated sound.
  • the channel capable of outputting altitude sound may refer to a channel capable of outputting an acoustic signal through a speaker located above the head of the listener to feel the altitude.
  • the horizontal channel may refer to a channel capable of outputting a sound signal through a speaker positioned on a horizontal plane with the listener.
  • the environment in which the number of output channels described above is small may mean an environment in which sound is output through a speaker disposed on a horizontal plane without including an output channel capable of outputting high-altitude sound.
  • a horizontal channel may refer to a channel including a sound signal that may be output through a speaker disposed on the horizontal plane.
  • the overhead channel may refer to a channel including an acoustic signal that may be output through a speaker that is disposed on an altitude rather than a horizontal plane and may output altitude sound.
  • the stereo sound reproducing apparatus 100 may include an audio core 110, a renderer 120, a mixer 130, and a post processor 140.
  • the 3D sound reproducing apparatus 100 may render a multi-channel input sound signal, mix it, and output the mixed channel to an output channel to be reproduced.
  • the multi-channel input sound signal may be a 22.2 channel signal
  • the output channel to be reproduced may be 5.1 or 7.1 channel.
  • the 3D sound reproducing apparatus 100 performs rendering by determining an output channel to correspond to each channel of the multichannel input sound signal, and outputs the rendered audio signals by combining the signals of the channels corresponding to the channel to be reproduced and outputting the final signal. You can mix.
  • the encoded sound signal is input to the audio core 110 in the form of a bitstream, and the audio core 110 selects a decoder tool suitable for the manner in which the sound signal is encoded, and decodes the input sound signal.
  • the renderer 120 may render the multichannel input sound signal into a multichannel output channel according to a channel and a frequency.
  • the renderer 120 may render the multichannel sound signal according to the overhead channel and the horizontal channel in 3D (dimensional) rendering and 2D (dimensional) rendering, respectively.
  • 3D (dimensional) rendering and 2D (dimensional) rendering respectively.
  • the structure of the renderer and a detailed rendering method will be described in more detail later with reference to FIG. 2.
  • the mixer 130 may combine the signals of the channels corresponding to the horizontal channel by the renderer 120 and output the final signal.
  • the mixer 130 may mix signals of each channel for each predetermined section. For example, the mixer 130 may mix signals of each channel for each frame.
  • the mixer 130 may mix based on power values of signals rendered in respective channels to be reproduced.
  • the mixer 130 may determine the amplitude of the final signal or the gain to be applied to the final signal based on the power values of the signals rendered in the respective channels to be reproduced.
  • the post processor 140 adjusts the output signal of the mixer 130 to each playback device (such as a speaker or a headphone) and performs dynamic range control and binauralizing on the multiband signal.
  • the output sound signal output from the post processor 140 is output through a device such as a speaker, and the output sound signal may be reproduced in 2D or 3D according to the processing of each component.
  • the stereoscopic sound reproducing apparatus 100 according to the exemplary embodiment illustrated in FIG. 1 is illustrated based on the configuration of an audio decoder, and an additional configuration is omitted.
  • FIG. 2 is a block diagram illustrating a structure of a renderer among the structures of a 3D sound reproducing apparatus according to an exemplary embodiment.
  • the renderer 120 includes a filtering unit 121 and a panning unit 123.
  • the filtering unit 121 may correct the tone or the like according to the position of the decoded sound signal and may filter the input sound signal by using a HRTF (Head-Related Transfer Function) filter.
  • HRTF Head-Related Transfer Function
  • the filtering unit 121 may render the overhead channel passing through the HRTF (Head-Related Transfer Function) filter in different ways depending on the frequency in order to 3D render the overhead channel.
  • HRTF Head-Related Transfer Function
  • HRTF filters not only provide simple path differences, such as level differences between two ears (ILD) and interaural time differences between the two ears, 3D sound can be recognized by a phenomenon in which a characteristic of a complicated path such as reflection is changed according to the direction of sound arrival.
  • the HRTF filter may process acoustic signals included in the overhead channel so that stereoscopic sound may be recognized by changing sound quality of the acoustic signal.
  • the panning unit 123 obtains and applies a panning coefficient to be applied for each frequency band and each channel in order to pan the input sound signal for each output channel.
  • Panning the sound signal means controlling the magnitude of a signal applied to each output channel to render a sound source at a specific position between two output channels.
  • the panning unit 123 renders a low frequency signal among the overhead channel signals according to an add-to-closest channel method, and a high frequency signal according to a multichannel panning method. Can render.
  • a gain value set differently for each channel to be rendered in each channel signal of the multichannel sound signal may be applied to at least one horizontal channel.
  • the signals of each channel to which the gain value is applied may be summed through mixing to be output as the final signal.
  • the multi-channel panning method does not render each channel of the multi-channel sound signal separately in several channels, but renders only one channel, so that the listener may have a sound quality similar to that of the listener.
  • the stereoscopic sound reproducing apparatus 100 renders a low frequency signal according to an add-to-closest-channel method to prevent sound quality deterioration that may occur when several channels are mixed in one output channel. can do. That is, when several channels are mixed in one output channel, the sound quality may be amplified or reduced according to the interference between the channel signals, thereby deteriorating. Thus, the sound quality deterioration may be prevented by mixing one channel in one output channel.
  • each channel of the multichannel sound signal may be rendered to the nearest channel among channels to be reproduced instead of being divided into several channels.
  • the stereo sound reproducing apparatus 100 may widen the sweet spot without deteriorating sound quality by performing rendering in a different method according to the frequency. That is, by rendering the low frequency signal with strong diffraction characteristics according to the add-to-close channel method, it is possible to prevent sound quality deterioration that may occur when several channels are mixed in one output channel.
  • the sweet spot refers to a predetermined range in which a listener can optimally listen to an undistorted stereoscopic sound.
  • the listener can optimally listen to a wide range of non-distorted stereoscopic sounds, and when the listener is not located at the sweet spot, the sound quality or sound image or the like can be distorted.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a layout of each channel when a plurality of input channels are downmixed into a plurality of output channels according to an exemplary embodiment.
  • the stereoscopic sound refers to a sound in which the sound signal itself has a high and low sense of sound, and at least two loudspeakers, that is, output channels, are required to reproduce the stereoscopic sound.
  • output channels are required to reproduce the stereoscopic sound.
  • a large number of output channels are required to more accurately reproduce the high, low, and spatial sense of sound.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a case of reproducing a 22.2 channel stereoscopic signal to a 5.1 channel output system.
  • the 5.1-channel system is the generic name for the 5-channel surround multichannel sound system and is the most commonly used system for home theater and theater sound systems in the home. All 5.1 channels include a FL (Front Left) channel, a C (Center) channel, a F (Right Right) channel, a SL (Surround Left) channel, and a SR (Surround Right) channel. As can be seen in Fig. 3, since the outputs of the 5.1 channels are all on the same plane, they are physically equivalent to a two-dimensional system. You have to go through the rendering process.
  • 5.1-channel systems are widely used in a variety of applications, from movies to DVD video, DVD sound, Super Audio Compact Disc (SACD) or digital broadcast.
  • SACD Super Audio Compact Disc
  • the 5.1 channel system provides improved spatial feeling compared to the stereo system, there are various limitations in forming a wider listening space.
  • the sweet spot is narrow and cannot provide a vertical sound image having an elevation angle, it may not be suitable for a large listening space such as a theater.
  • the 22.2 channel system proposed by NHK consists of three layers of output channels.
  • Upper Layers include Voice of God (VOG), T0, T180, TL45, TL90, TL135, TR45, TR90 and TR45 channels.
  • VOG Voice of God
  • T0, T180, TL45, TL90, TL135, TR45, TR90 and TR45 channels the index of the first T of each channel name means the upper layer
  • the index of L or R means the left or the right, respectively
  • the middle layer is the same plane as the existing 5.1 channel and includes ML60, ML90, ML135, MR60, MR90, and MR135 channels in addition to the 5.1 channel output channel.
  • the index of the first M of each channel name means the middle layer
  • the number after the middle means the azimuth angle from the center channel.
  • the low layer includes the L0, LL45, and LR45 channels.
  • the index of the first L of each channel name means a low layer, and the number after the mean an azimuth angle from the center channel.
  • the middle layer is called a horizontal channel
  • the VOG, T0, T180, T180, M180, L, and C channels corresponding to 0 degrees of azimuth or 180 degrees of azimuth are called vertical channels.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a panning unit according to an embodiment when there is a positional deviation between a standard layout and an installation layout of an output channel.
  • the original sound field may be distorted, and various techniques have been studied to correct such distortion.
  • Common rendering techniques are designed to perform rendering based on speakers, i.e., output channels installed in a standard layout. However, when the output channel is not installed to exactly match the standard layout, distortion of the sound image position and distortion of the timbre occur.
  • Distortion of sound image has high level distortion and phase angle distortion, but it is not very sensitive at some low level.
  • Due to the physical characteristics of two human ears located at the left-right side it is possible to perceive the image distortion more sensitively when the left-center-right sound image is changed.
  • the frontal image is more sensitively perceived.
  • the channels such as VOG, T0, T180, T180, M180, L, and C positioned at 0 degrees or 180 degrees than the channels on the left and right are not distorted. Particular attention should be paid.
  • the first step is to calculate the panning gain of the input multi-channel signal according to the standard layout of the output channel, which corresponds to an initialization process.
  • the second step is to modify the calculated panning gain based on the layout in which the output channel is actually installed.
  • the sound image of the thrust signal may be present at a more accurate position.
  • the panning unit 123 needs information about an installation layout of the output channel and a standard layout of the output channel.
  • the audio input signal refers to an input signal to be reproduced in C
  • the audio output signal refers to a modified panning signal output from the L and R channels according to the installation layout.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of a panning unit according to an exemplary embodiment when there is an altitude deviation between a standard layout and an installation layout of an output channel.
  • the two-dimensional panning method considering only the azimuth deviation as shown in FIG. 4 does not correct the effect due to the altitude deviation when there is an elevation deviation between the standard layout and the installation layout of the output channel. Therefore, if there is an altitude deviation between the standard layout and the installation layout of the output channel, it is necessary to correct the altitude increase effect due to the altitude deviation through the altitude effect corrector 124 as shown in FIG. 5.
  • the altitude effect correcting unit 124 and the panning unit 123 are separately illustrated, but the altitude effect correcting unit 124 may be implemented in a configuration included in the panning unit 123.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a position of a sound image according to an installation layout of an output channel when a center channel signal is rendered from a left channel signal and a right channel signal.
  • FIG. 6A shows that both the L and R channels are on the same plane with 30 degrees of azimuth left and right from the C channel, respectively, to fit a standard layout.
  • the C channel signal is rendered and existed in the correct position using only the gain obtained through the initialization of the panning unit 123, a process of modifying a separate pane gain is not necessary.
  • 6B is a case where the L channel and the R channel exist on the same plane as in the case of 6a, and the position of the R channel satisfies the standard layout, but the L channel has an azimuth angle of 45 degrees larger than 30 degrees. That is, the L channel has an azimuth deviation of 15 degrees compared to the standard layout.
  • the panning gain calculated through the initialization process has the same value for the L channel and the R channel, and when the panning gain is applied, the position of the sound image is determined as C ′ biased toward the R channel.
  • This phenomenon is because the inter-aural level difference (ILD) varies according to the change in the azimuth angle. If the azimuth angle is defined as 0 degrees based on the position of the C channel, as the azimuth angle increases, the level difference ILD of the acoustic signal reaching the listener's two ears increases.
  • the azimuth deviation should be corrected by modifying the panning gain by a two-dimensional panning technique.
  • an image may be formed at the position of the original C channel by increasing the signal of the R channel or reducing the signal of the L channel.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating that a position of a sound image is positioned by correcting an altitude effect according to an embodiment when there is an altitude deviation in an output channel.
  • FIG. 7A illustrates a case in which the R channel is installed at a position R ′ having an elevation angle, and the azimuth angle satisfies the standard layout of 30 degrees, but is not coplanar with the L channel, and has an elevation angle of 30 degrees compared to the horizontal channel.
  • the ILD changes as the R channel elevation increases so that the position C ′ of the changed sound image does not exist between the L channel and the R channel, but toward the L channel. It is biased.
  • ILD Inter-aural Level Difference
  • the altitude effect correction unit 124 corrects the ILD of the sound having the altitude angle to prevent the sound image from being biased.
  • the altitude effect correction unit is modified to increase the panning gain of the channel having the altitude angle to prevent the image from being biased and to form the sound image at zero azimuth angle.
  • FIG. 7B shows the position of a sound image positioned through such an elevation effect correction.
  • the sound image before the altitude effect correction existed at a position biased toward the channel without the altitude angle as C 'as shown in FIG. 7A.
  • the sound image can be positioned to be positioned between the L channel and the R' channel. It is.
  • FIG. 8 is a flowchart of a method of rendering a stereo sound signal according to an embodiment.
  • the renderer 120 among which the panning unit 123, receives a multi-channel input signal having a plurality of channels (810). In order to pan the received multi-channel input signal through the multi-channel output, the panning unit 123 compares the position at which the speaker corresponding to each output channel is installed with the reference output position defined in the specification and compares the deviation information for each output channel. Acquire (820).
  • the output channels are all horizontal channels and exist on the same plane.
  • the deviation information may include at least one of information on the direction deviation and information on the altitude deviation.
  • the information on the azimuth deviation may include an azimuth angle, which is an angle between the center channel and the output channel in a horizontal plane in which horizontal channels exist, and the information on the altitude deviation is an elevation angle, an angle between a horizontal plane in which horizontal channels exist and an output channel. It may include.
  • the panning unit 123 obtains a panning gain to be applied to the input multi-channel signal based on the reference output position (830). At this time, the step of obtaining the deviation information 820 and the step of obtaining the panning gain 830 may be reversed.
  • step 820 if the deviation information of each output channel is obtained, and the output channel includes the deviation information, the panning gain obtained in operation 630 may be modified.
  • step 840 it is determined whether there is an altitude deviation based on the deviation information obtained in step 820.
  • the panning gain is corrected by considering only the azimuth deviation (850).
  • VBAP vector base amplitude panning
  • WFS Wive
  • Field Synthesis can be applied.
  • a hybrid virtual rendering method that performs rendering by selecting a 2D (timbral) / 3D (spatial) rendering mode may be applied according to the spatial sense and the specific gravity of sound quality of each scene.
  • a rendering method incorporating a virtual rendering for providing a sense of space and an active downmix that improves sound quality by preventing comb-filtering in the downmix process may be applied.
  • the panning gain is corrected in consideration of the altitude deviation (860).
  • the method for modifying the panning gain in consideration of the altitude deviation is to correct the synergistic effect of the increase in the altitude angle, as described above, to correct the pane gain so that the smaller ILD can be corrected as the altitude rises. .
  • the panning process for the corresponding channel is terminated. From step 820 of obtaining the deviation information for each output channel, the panning gain to be applied to the corresponding channel is determined based on the deviation information.
  • the process of modifying up to 850 or 860 may be repeated by the number of output channels.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a relationship between an altitude deviation and a panning gain for each channel when the center channel signal is rendered from the left channel signal and the right channel signal.
  • FIG. 9 illustrates an example of the altitude effect correcting unit 124.
  • the relationship between the panning gain and the altitude angle to be applied to the channel in which the altitude angle exists and the channel in the horizontal plane is fixed.
  • the panning gain is increased at a ratio of (8 dB / 90 degrees) according to the change of the elevation angle.
  • G_R is modified to about 0.81, which is increased from 0.707
  • L_ is modified to about 0.58, which is reduced to 0.707 by applying the gain of fixed channel.
  • the panning gain is linearly increased at a ratio of (8 dB / 90 degrees) according to the change of the altitude angle. It should be noted that this may increase.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a spectrum of a tone according to a position according to a positional deviation of a speaker.
  • the panning unit 123 and the altitude effect correcting unit 124 perform a function of processing an acoustic signal so that the sound image may be located in an original position without being biased according to the position of the speaker corresponding to the output channel. However, when the position of the speaker corresponding to the output channel is actually changed, not only the position of the image is changed but also the tone color.
  • the spectrum of the tone perceived by a person according to the position of the sound image may be obtained based on HRTF, which is a transfer function in which a sound image existing at a specific position in space is received by the human ear.
  • the HRTF can be obtained by Fourier transforming a Head-Related Impulse Response (HRIR) obtained in the time-domain.
  • HRIR Head-Related Impulse Response
  • the acoustic signal radiated from the sound source in the space propagates in the air and passes through the auricle, ear canal, eardrum, etc., so its size and phase change compared to the original signal, and the celadon is also located in the sound field.
  • the sound transmitted by it changes.
  • the green tea finally hears the distorted sound signal.
  • the transfer function between the sound signal heard by the listener, in particular the sound pressure and the emitted sound signal is called the head transfer function, that is, HRTF.
  • Each person has a unique hair transfer function because each person has a different size or shape of the head, outer ear, and torso.However, since each person cannot measure the hair transfer function, a common HRTF and a custom hair transfer function ( Model the head transfer function through customized HRTF).
  • the diffraction effect starts from about 600 Hz and almost disappears after 4 kHz.
  • the torso effect observed from 1 kHz to 2 kHz is the more the sound source is in the ipsilateral azimuth. In other words, the lower the altitude angle of the sound source, the higher the 13 kHz observed.
  • Peaks and notches that appear in the Interaural Time Difference (ITD), the ILD, and the monaural spectral cues for one ear. Peaks and notches are caused by diffraction and scattering of the body, head and outer ear and can be seen in the hair transfer function.
  • FIG. 10 is a graph illustrating a spectrum of tones perceived by a person according to a frequency of a sound source when the azimuth angle of the speaker is 30 degrees, 60 degrees, and 110 degrees, respectively.
  • the 30-degree tone is about 3 to 5 dB stronger than the 60-degree tone compared to the 60-degree tone, and the 110-degree tone is 2 kHz to the 60-degree tone. It can be seen that the 5 kHz component is about 3 dB weak.
  • the tone conversion filtering when the tone conversion filtering is performed by using the feature of the tone according to the azimuth angle, the tone may be more similarly provided in the wideband signal, so that more efficient rendering may be performed.
  • FIG. 11 is a flowchart of a method of rendering a stereo sound signal, according to an embodiment.
  • FIG. 11 is a flowchart illustrating a method of performing a tone conversion filtering on an input channel when an input channel is panned to at least two output channels, according to an embodiment of the present invention.
  • a multi-channel sound signal to be converted into a plurality of output channels is input to the filtering unit 121 (1110), and a predetermined input channel among the input multi-channel sound signals is panned to at least two output channels, the filtering unit 121.
  • the filtering unit 121 obtains a tone filter coefficient based on an HRTF of a position of an input channel and an position of an output channel to be panned based on the obtained mapping relationship, and uses the obtained tone filter coefficient to filter the tone correction (1150). ).
  • the tone correction filter can be designed by the following method.
  • FIG. 12 is a diagram for describing a method of designing a sound quality correction filter, according to an exemplary embodiment.
  • the head transfer function HRTF transmitted to the listener when the azimuth angle of the sound source is ⁇ (degree) is defined as H_ ⁇
  • a sound source having an azimuth angle of ⁇ _S is panned (orthogonally) to a speaker located at the azimuth angles ⁇ _D1 and ⁇ _D1.
  • the head transfer functions for each azimuth are H_ ( ⁇ _S), H_ ( ⁇ _D1) and H_ ( ⁇ _D2), respectively.
  • the purpose of the tone correction is to correct the sound reproduced by the speakers at the azimuth angles ⁇ _D1 and ⁇ _D1 to have a sound more similar to the sound at the azimuth angle ⁇ _S, so that the output signal at the azimuth angle ⁇ _D1 is equal to H_ ( ⁇ _S) / H_ ( ⁇ _D1). Pass the filter with the transfer function and pass the output signal at the azimuth angle ⁇ _D2 to the filter with the transfer function such as H_ ( ⁇ _S) / H_ ( ⁇ _D2).
  • the filtering result may be corrected so that the sound reproduced by the speakers located at the azimuth angles ⁇ _D1 and ⁇ _D2 has a tone similar to that at the azimuth angle ⁇ _S.
  • the tones of 30 degrees are about 3 to 5 dB greater than the tones of 60 degrees, and the tones of 110 degrees are 60 to 60 degrees compared to the tones of 60 degrees,
  • the 2 kHz to 5 kHz component appears as low as 4dB compared to the tone shown in the figure.
  • the purpose of the tone correction is to correct the sound played by the speakers at 30 degrees and 110 degrees to have a sound more similar to the sound at 60 degrees, so that the tone of the sound played by the speakers at 30 degrees is similar to the tone of 60 degrees.
  • the component is reduced by 4 dB, and the sound produced by the 110-degree speaker is converted to a 60-degree tone by increasing by 4 dB in the range of 2 kHz to 5 kHz.
  • FIG. 12A illustrates a sound quality correction filter to be applied to an acoustic signal of 60 degrees to be reproduced by a speaker of 30 degrees over the entire frequency range, and when the spectrum (HRTF) and the azimuth angle of the sound when the azimuth angle shown in FIG. 10 is 60 degrees is 30 degrees. Is equal to the ratio H_60 / H_30 of the tone spectrum (HRTF).
  • H_60 / H_30 shown in FIG. 12A increases the signal size by 4 dB at frequencies below 500 Hz, increases the signal size by 5 dB at frequencies between 500 Hz and 1.5 kHz, and bypasses the rest of the region. by-pass) filter.
  • FIG. 12B illustrates a sound quality correction filter to be applied to an acoustic signal of 60 degrees to be reproduced by a speaker of 110 degrees over the entire frequency range, and when the spectrum (HRTF) and the azimuth angle of the tone when the azimuth angle shown in FIG. 10 is 60 degrees is 110 degrees. Is equal to the ratio H_60 / H_110 of the tone spectrum (HRTF).
  • H_60 / H_30 shown in FIG. 12B increases the size of the signal by 4 dB for frequencies of 2 kHz to 7 kHz, and bypasses the other frequencies.
  • FIG. 13 is a diagram illustrating a case where an altitude deviation exists between an output channel and a virtual sound source for 3D virtual rendering.
  • Virtual rendering is a technique for reproducing three-dimensional stereoscopic sound in a two-dimensional output system such as a 5.1 channel, and is a rendering technique for concluding a sound image at a virtual position where a speaker does not exist, particularly at a position having an elevation angle.
  • Virtual rendering techniques that provide a sense of altitude using two-dimensional output channels basically include two operations, HRTF correction filtering and multichannel panning coefficient distribution.
  • HRTF correction filtering performs a tone correction operation for providing a sense of altitude, and performs a function similar to the tone correction filtering described with reference to FIGS. 10 to 12.
  • the altitude difference between the L channel, which is the reproduction output channel, and the virtual sound source is 35, and the HRTF for the virtual sound source may be defined as H_ (E (35)).
  • the output channel has a larger elevation angle as shown in FIG. 13B.
  • the altitude difference between the L channel, which is the playback output channel, and the virtual sound source is 35 degrees, but since the output channel has a larger altitude angle, the HRTF for such a virtual sound source can be defined as H_ (E (-35)). have.
  • the case where the tone conversion filter is not used is the same as performing the bypass filtering, and Table 1 can be applied not only when the altitude difference is exactly ⁇ and? ⁇ but also when the predetermined range is satisfied from ⁇ .
  • FIG. 14 is a diagram for describing a method of virtually rendering a TFC channel using an L / R / LS / RS channel according to an embodiment.
  • the TFC channel is located at an azimuth angle of 0 degrees and an elevation angle of 35 degrees.
  • the positions of the horizontal channels L, R, LS, and RS for virtually rendering the TFC channel are shown in FIGS. 14 and 2.
  • the R channel and the LS channel are installed according to the standard layout, the RS channel has an azimuth deviation of 25 degrees, and the L channel has an altitude deviation of 35 degrees and an azimuth deviation of 15 degrees.
  • a method of applying a method of virtually rendering a TFC channel using an L / R / LS / RS channel according to an embodiment is performed in the following order.
  • the panning coefficient is calculated.
  • the initial values for the virtual rendering of the TFC channel stored in the storage unit are loaded, or the panning gain is calculated using a method such as 2D rendering or VBAP.
  • the panning coefficient is corrected (corrected) according to the channel arrangement. If the output channel layout is arranged as shown in FIG. 14, since the altitude deviation exists in the L channel, correction of the panning gain through the altitude effect correction unit 124 in the L channel and the R channel for pair-wise panning using the LR channel. This applies. On the other hand, since the azimuth deviation exists in the RS channel, the panning coefficient is modified using a general method for the LS channel and the RS channel for pair-wise panning using the LS-RS channel.
  • the RS channel uses the same filter H_E as the original virtual rendering because there is no altitude deviation and only azimuth deviation, but the correction filter H_M110 / H_M135 is applied to the component shifted from 110 degrees to 135 degrees, which is the azimuth angle according to the standard layout of the LS channel.
  • H_M110 is an HRTF for a sound source of 110 degrees
  • H_M135 is an HRTF for a sound source of 135 degrees.
  • the azimuth angle of 110 degrees and 135 degrees is relatively close, so it may be bypassed.
  • the L channel is a channel with both azimuth and altitude deviations in the standard layout.
  • H_E which should be applied for the virtual rendering, is not applied.
  • the L channel is compensated with H_T000 / H_T045 which compensates the tone of the TFC and the position of L. .
  • H_T000 is an HRTF for the standard layout of the TFC channel
  • H_T045 is an HRTF for the location where the L channel is installed.
  • the rendering unit filters the input signal and multiplies the panning gain to generate an output signal.
  • the panning unit and the filtering unit are independent of each other. This will be more apparent with reference to the block diagram of FIG. 15.
  • FIG. 15 is a block diagram of a renderer that processes a deviation of a virtual rendering using a 5.1 output channel according to an embodiment.
  • the block diagram for the renderer of FIG. 15 is a L / R / installed to have a layout as shown in FIG. 14 for virtually rendering a TFC channel using the L / R / LS / RS channel as in the embodiment of FIG. 14.
  • the output and processing of each block are shown.
  • the panning unit first calculates the virtual rendering panning gain in the 5.1 channel.
  • the panning gain may be determined by loading an initial value configured to virtually render the TFC channel using the L / R / LS / RS channel.
  • the panning gains determined to apply to the L / R / LS / RS channel are g_L0, g_R0, g_LS0 and g_RS0, respectively.
  • the next block modifies the panning gain between the L-R channel and the LS-RS channel based on the standard layout of the output channel and the layout deviation of the installed output channel.
  • the panning gain is corrected using a general method.
  • the modified panning gains are g_LS and g_RS.
  • the panning gain is corrected through the altitude effect correction unit 124 to correct the altitude effect.
  • the modified panning gains are g_L and g_R.
  • the filtering unit 121 receives the input signal X_TFC and performs filtering for each channel. Since the R channel and LS channel are installed according to the standard layout, the same H_E as the original virtual rendering is applied. At this time, each filter output is X_ (TFC, R) and X_ (TFC, LS).
  • the RS channel uses the same filter H_E as the original virtual rendering because there is no altitude deviation and only azimuth deviation, but the correction filter H_M110 / H_M135 is applied to the component shifted from 110 degrees to 135 degrees, which is the azimuth angle according to the standard layout of the LS channel. .
  • the filter output signal is X_ (TFC, RS).
  • the L channel is a channel with both azimuth and altitude deviations in the standard layout. H_E, which should be applied for the virtual rendering, is not applied. The L channel is compensated with H_T000 / H_T045 which compensates the tone of the TFC and the position of L. . At this time, the filter output signal is X_ (TFC, L).
  • the filter output signals X_ (TFC, L), X_ (TFC, R), X_ (TFC, LS) and X_ (TFC, RS) for each channel are adjusted with the panning gains g_L, g_R, g_LS and g_RS
  • the multiplication is performed to obtain the renderer output signals y_ (TFC, L), y_ (TFC, R), y_ (TFC, LS) and y_ (TFC, RS) for each channel signal.
  • Embodiments according to the present invention described above can be implemented in the form of program instructions that can be executed by various computer components and recorded in a computer-readable recording medium.
  • the computer-readable recording medium may include program instructions, data files, data structures, etc. alone or in combination.
  • Program instructions recorded on the computer-readable recording medium may be specially designed and configured for the present invention, or may be known and available to those skilled in the computer software arts.
  • Examples of computer-readable recording media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, and magneto-optical media such as floptical disks. medium) and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions, such as ROM, RAM, flash memory, and the like.
  • Examples of program instructions include not only machine code generated by a compiler, but also high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like.
  • the hardware device may be modified with one or more software modules to perform the processing according to the present invention, and vice versa.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Computational Linguistics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Audiology, Speech & Language Pathology (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Stereophonic System (AREA)
  • Signal Processing Not Specific To The Method Of Recording And Reproducing (AREA)
  • Electrophonic Musical Instruments (AREA)
  • Recording Or Reproducing By Magnetic Means (AREA)

Abstract

22.2 채널과 같은 멀티 채널 신호를 5.1 채널로 렌더링 하는 경우, 2차원 출력 채널을 이용해 3차원 음향 신호를 재생할 수 있지만 렌더링된 음향 신호들은 스피커의 레이아웃에 민감하게 작용하여 설치된 스피커의 레이아웃이 표준 레이아웃과 다른 경우 음상의 왜곡이 발생하게 된다. 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하며, 설치된 스피커의 레이아웃이 표준 레이아웃과 다른 경우라도 음상의 왜곡을 줄일 수 있도록 하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호를 렌더링하는 방법은, 복수 개의 출력 채널로 변환될 복수 개의 입력 채널을 포함하는 멀티채널 신호를 수신하는 단계; 수평 입력 채널이 적어도 두 개의 수평 출력 채널로 패닝되는 경우, 수평 입력 채널과 적어도 두 개의 출력 채널간의 맵핑 관계를 획득하는 단계; 및 획득된 맵핑 관계에 기초하여, 각 출력 채널에 대응하여 수평 입력 채널에 적용할 음색 필터 계수들을 획득하는 단계;를 포함한다.

Description

음향 신호의 렌더링 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
본 발명은 음향 신호를 렌더링하는 방법 및 그 장치에 대한 것으로, 보다 상세하게는, 출력 채널의 표준 레이아웃과 설치 레이아웃 사이에 편차(misalignment)가 있는 경우, 패닝 게인 또는 필터 계수를 수정함으로써 음상의 위치 및 음색을 보다 정확하게 재현하기 위한 렌더링 방법 및 장치에 관한 것이다.
입체 음향이란, 음의 고저, 음색뿐만 아니라 방향이나 거리감까지 재생하여 임장감을 가지게 하고, 음원이 발생한 공간에 위치하지 않은 청취자에게 방향감, 거리감 및 공간감을 지각할 수 있게 하는 공간 정보를 부가한 음향을 의미한다.
22.2 채널과 같은 채널 신호를 5.1 채널로 렌더링 하는 경우 2차원 출력 채널을 통해 3차원 입체 음향을 재생할 수 있지만, 렌더링된 음향 신호들은 스피커의 레이아웃에 민감하게 작용하여 설치된 스피커의 레이아웃이 표준 레이아웃과 다른 경우 음상의 왜곡이 발생하게 된다.
상술한 바와 같이 22.2 채널과 같은 멀티 채널 신호를 5.1 채널로 렌더링 하는 경우, 2차원 출력 채널을 이용해 3차원 음향 신호를 재생할 수 있지만 렌더링된 음향 신호들은 스피커의 레이아웃에 민감하게 작용하여 설치된 스피커의 레이아웃이 표준 레이아웃과 다른 경우 음상의 왜곡이 발생하게 된다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하며, 설치된 스피커의 레이아웃이 표준 레이아웃과 다른 경우라도 음상의 왜곡을 줄일 수 있도록 하는 것을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호를 렌더링하는 방법은, 복수 개의 출력 채널로 변환될 복수 개의 입력 채널을 포함하는 멀티채널 신호를 수신하는 단계; 수평 입력 채널이 적어도 두 개의 수평 출력 채널로 패닝되는 경우, 수평 입력 채널과 적어도 두 개의 출력 채널간의 맵핑 관계를 획득하는 단계; 및 획득된 맵핑 관계에 기초하여, 각 출력 채널에 대응하여 수평 입력 채널에 적용할 음색 필터 계수들을 획득하는 단계;를 포함한다.
본 발명에 의하면, 설치된 스피커의 레이아웃이 표준 레이아웃과 다른 경우 또는 음상의 위치가 변화한 경우라도 음상의 왜곡을 줄일 수 있도록 음향 신호를 렌더링 할 수 있다.
도 1 은 일 실시 예에 의한 입체 음향 재생 장치의 내부 구조를 나타내는 블록도이다.
도 2 는 일 실시 예에 의한 입체 음향 재생 장치의 구성 중 렌더러의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3 은 일 실시 예에 의한 복수 개의 입력 채널이 복수 개의 출력 채널로 다운믹스 되는 경우의 각 채널의 레이아웃에 대한 도면이다.
도 4 는 출력 채널의 표준 레이아웃과 설치 레이아웃 사이에 위치 편차가 있는 경우 일 실시예에 의한 패닝부를 나타내는 도면이다.
도 5 는 출력 채널의 표준 레이아웃과 설치 레이아웃 사이에 고도 편차가 있는 경우 일 실시예에 의한 패닝부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 6 은 좌채널 신호와 우채널 신호로부터 센터채널 신호를 렌더링하는 경우, 출력 채널의 설치 레이아웃에 따른 음상의 위치를 나타내는 도면이다.
도 7 은 출력 채널에 고도 편차가 있는 경우, 실시예에 따라 고도 효과를 보정하여 음상의 위치가 정위되는 것을 나타내는 도면이다.
도 8 은 일 실시예에 있어서, 입체 음향 신호를 렌더링 하는 방법의 순서도이다.
도 9 는 좌채널 신호와 우채널 신호로부터 센터채널 신호를 렌더링하는 경우, 일 실시 예에 의한 고도 편차와 각 채널에 대한 패닝 게인의 관계를 나타내는 도면이다.
도 10 은 스피커의 위치 편차에 따른, 위치별 음색의 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
도 11 은 일 실시예에 있어서, 입체 음향 신호를 렌더링 하는 방법의 순서도이다.
도 12 는 일 실시 예에 의한 음질 보정 필터를 설계하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 13 은 3차원 가상 렌더링을 위한 출력 채널과 가상 음원 사이에 고도 편차가 존재하는 경우를 나타낸 도면이다.
도 14 는 일 실시 예에 의한 L/R/LS/RS 채널을 이용하여 TFC 채널을 가상 렌더링 하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 15 는 일 실시 예에 의한 5.1 출력 채널을 이용하여 가상 렌더링의 편차를 처리하는 렌더러에 대한 블록도이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호를 렌더링하는 방법은, 복수 개의 출력 채널로 변환될 복수 개의 입력 채널을 포함하는 멀티채널 신호를 수신하는 단계; 수평 입력 채널이 적어도 두 개의 수평 출력 채널로 패닝되는 경우, 수평 입력 채널과 적어도 두 개의 출력 채널간의 맵핑 관계를 획득하는 단계; 및 획득된 맵핑 관계에 기초하여, 각 출력 채널에 대응하여 수평 입력 채널에 적용할 음색 필터 계수들을 획득하는 단계;를포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 음향 신호를 렌더링하는 장치는, 복수 개의 출력 채널로 변환될 복수 개의 입력 채널을 포함하는 멀티채널 신호를 수신하는 수신부; 수평 입력 채널이 적어도 두 개의 수평 출력 채널로 패닝되는 경우, 수평 입력 채널과 적어도 두 개의 출력 채널간의 맵핑 관계를 획득하고, 획득된 맵핑 관계에 기초하여, 각 출력 채널에 대응하여 수평 입력 채널에 적용할 음색 필터 계수들을 획득하는 필터 계수 획득부;를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 수평 입력 채널은 측면(side) 또는 후면(rear)에 위치한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 음색 필터 계수는 HRTF(Head-Related Transfer Function)에 기초하여 얻어진다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 음색 필터 계수는 수평 입력 채널의 위치에 따른 HRTF와 수평 출력 채널의 위치에 따른 HRTF간 비율에 기초하여 얻어진다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전술한 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공한다.
이 외에도, 본 발명을 구현하기 위한 다른 방법, 다른 시스템 및 상기 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체가 더 제공된다.
후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이러한 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다.
예를 들어, 본 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변경되어 구현될 수 있다. 또한, 각각의 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다.
도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 구성요소를 나타낸다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 여러 실시예에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 일 실시 예에 의한 입체 음향 재생 장치의 내부 구조를 나타내는 블록도이다.
일 실시 예에 의한 입체 음향 재생 장치(100)는 복수 개의 입력 채널이 재생될 복수 개의 출력 채널로 믹싱(mixing)된 멀티채널(multi-channel) 음향 신호를 출력할 수 있다. 이 때, 출력 채널의 개수가 입력 채널의 개수보다 더 적다면, 입력 채널은 출력 채널 개수에 맞추어 다운믹싱(downmixing) 된다.
입체 음향이란, 음의 고저, 음색뿐만 아니라 방향이나 거리감까지 재생하여 임장감을 가지게 하고, 음원이 발생한 공간에 위치하지 않은 청취자에게 방향감, 거리감 및 공간감을 지각할 수 있게 하는 공간 정보를 부가한 음향을 의미한다.
이하 설명에서 음향 신호의 출력 채널은 음향이 출력되는 스피커의 개수를 의미할 수 있다. 출력 채널 수가 많을수록, 음향이 출력되는 스피커의 개수가 많아질 수 있다. 일 실시 예에 의한 입체 음향 재생 장치(100)는 입력 채널 수가 많은 멀티채널 음향 신호가 출력 채널 수가 적은 환경에서 출력되고 재생될 수 있도록, 멀티채널 음향 입력 신호를 재생될 출력 채널로 렌더링하고 믹싱할 수 있다. 이때 멀티채널 음향 신호는 고도 음향(elevated sound)을 출력할 수 있는 채널을 포함할 수 있다.
고도 음향을 출력할 수 있는 채널은 고도감을 느낄 수 있도록 청취자의 머리 위에 위치한 스피커를 통해 음향 신호를 출력할 수 있는 채널을 의미할 수 있다. 수평면 채널은 청취자와 수평한 면에 위치한 스피커를 통해 음향 신호를 출력할 수 있는 채널을 의미할 수 있다.
상술된 출력 채널 수가 적은 환경은 고도 음향을 출력할 수 있는 출력 채널을 포함하지 않고, 수평면 상에 배치된 스피커를 통해 음향을 출력할 수 있는 환경을 의미할 수 있다.
또한, 이하 설명에서 수평면 채널(horizontal channel)은 수평면 상에 배치된 스피커를 통해 출력될 수 있는 음향 신호를 포함하는 채널을 의미할 수 있다. 오버헤드 채널(Overhead channel)은 수평면이 아닌 고도 상에 배치되어 고도음을 출력할 수 있는 스피커를 통해 출력될 수 있는 음향 신호를 포함하는 채널을 의미할 수 있다.
도 1 을 참조하면, 일 실시예에 의한 입체 음향 재생 장치(100)는 오디오 코어(110), 렌더러(120), 믹서(130) 및 후처리부(140)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의한, 입체 음향 재생 장치(100)는 멀티채널 입력 음향 신호를 렌더링하고, 믹싱하여 재생될 출력 채널로 출력할 수 있다. 예를 들면, 멀티채널 입력 음향 신호는 22.2 채널 신호이고, 재생될 출력 채널은 5.1 또는 7.1 채널일 수 있다. 입체 음향 재생 장치(100)는 멀티채널 입력 음향 신호의 각 채널들을 대응시킬 출력 채널을 정함으로써 렌더링을 수행하고 재생될 채널과 대응된 각 채널들의 신호를 합쳐 최종 신호로 출력함으로써 렌더링된 오디오 신호들을 믹싱할 수 있다.
인코딩된 음향 신호는 오디오 코어(110)에 비트스트림 형태로 입력되며, 오디오 코어(110)는 음향 신호가 인코딩 된 방식에 적합한 디코더 도구를 선택하여 입력된 음향 신호를 디코딩한다.
렌더러(120)는 멀티채널 입력 음향 신호를 채널 및 주파수에 따라 멀티채널 출력 채널로 렌더링할 수 있다. 렌더러(120)는 멀티채널 음향 신호를 오버헤드 채널과 수평면 채널에 따른 신호를 각각 3D(dimensional) 렌더링 및 2D(dimensional) 렌더링할 수 있다. 렌더러의 구성 및 구체적 렌더링 방법에 관하여는 이하 도 2 에서 더 자세히 설명한다.
믹서(130)는 렌더러(120)에 의해 수평 채널과 대응된 각 채널들의 신호를 합쳐 최종 신호로 출력할 수 있다. 믹서(130)는 소정 구간별로 각 채널들의 신호를 믹싱할 수 있다. 예를 들면, 믹서(130)는 1 프레임 별로 각 채널들의 신호를 믹싱할 수 있다.
일 실시 예에 의한 믹서(130)는 재생될 각 채널들에 렌더링된 신호들의 파워 값에 기초하여 믹싱할 수 있다. 다시 말하면, 믹서(130)는 재생될 각 채널들에 렌더링된 신호들의 파워 값에 기초하여 최종 신호의 진폭 또는 최종 신호에 적용될 게인(gain)을 결정할 수 있다.
후처리부(140)는 믹서(130)의 출력 신호를 각 재생장치(스피커 또는 헤드폰 등)에 맞추어 멀티밴드 신호에 대한 동적 범위 제어 및 바이노럴라이징(binauralizing) 등을 수행한다. 후처리부(140)에서 출력된 출력 음향 신호는 스피커 등의 장치를 통해 출력되며, 출력 음향 신호는 각 구성부의 처리에 따라 2D 또는 3D 로 재생될 수 있다.
도 1 에 도시된 일 실시에에 의한 입체 음향 재생 장치(100)는 오디오 디코더의 구성을 중심으로 도시되어 있으며 부수적인 구성은 생략되어 있다.
도 2 는 일 실시 예에 의한 입체 음향 재생 장치의 구성 중 렌더러의 구성을 나타내는 블록도이다.
렌더러(120)는 필터링부(121)와 패닝부(123)로 구성된다.
필터링부(121)는 디코딩 된 음향 신호를 위치에 따라 음색 등을 보정해주며 HRTF(머리 전달 함수, Head-Related Transfer Function) 필터를 이용해 입력 음향 신호를 필터링할 수 있다.
필터링부(121)는 오버헤드 채널을 3D 렌더링하기 위해 HRTF(머리 전달 함수, Head-Related Transfer Function) 필터를 통과한 오버헤드 채널을 주파수에 따라 각각 다른 방법으로 렌더링할 수 있다.
HRTF 필터는 두 귀간의 레벨 차이(ILD, Interaural Level Differences) 및 두 귀 간에서 음향 시간이 도달하는 시간 차이(ITD, Interaural Time Differences) 등의 단순한 경로 차이뿐만 아니라, 머리 표면에서의 회절, 귓바퀴에 의한 반사 등 복잡한 경로상의 특성이 음의 도래 방향에 따라 변화하는 현상에 의하여 입체 음향을 인식할 수 있도록 한다. HRTF 필터는 음향 신호의 음질을 변화시킴으로써 입체 음향이 인식될 수 있도록 오버헤드 채널에 포함된 음향 신호들을 처리할 수 있다.
패닝부(123)는 입력 음향 신호를 각 출력 채널에 대해 패닝시키기 위해 각 주파수 대역별, 각 채널별로 적용될 패닝 계수를 구하고 적용한다. 음향 신호에 대한 패닝은 두 출력 채널 사이의 특정 위치에 음원을 렌더링하기 위해 각 출력 채널에 인가하는 신호의 크기를 제어하는 것을 의미한다.
패닝부(123)는 오버헤드 채널 신호 중 저주파 신호에 대하여는 애드-투-클로지스트-채널(Add to the closest channel) 방법에 따라 렌더링하고, 고주파 신호에 대하여는 멀티채널 패닝(Multichannel panning) 방법에 따라 렌더링할 수 있다. 멀티채널 패닝 방법에 의하면, 멀티채널 음향 신호의 각 채널의 신호가 각 채널 신호에 렌더링될 채널마다 서로 다르게 설정된 게인 값이 적용되어 적어도 하나의 수평면 채널에 각각 렌더링될 수 있다. 게인 값이 적용된 각 채널의 신호들은 믹싱을 통해 합쳐짐으로써 최종 신호로 출력될 수 있다.
저주파 신호는 회절성이 강하므로, 멀티채널 패닝 방법에 따라 멀티채널 음향 신호의 각 채널을 여러 채널에 각각 나누어 렌더링하지 않고, 하나의 채널에만 렌더링하여도 청취자가 듣기에 비슷한 음질을 가질 수 있다. 따라서, 일 실시 예에 의한 입체 음향 재생 장치(100)는 저주파 신호를 애드-투-클로지스트-채널 방법에 따라 랜더링함으로써 하나의 출력 채널에 여러 채널이 믹싱됨에 따라 발생될 수 있는 음질 열화를 방지할 수 있다. 즉, 하나의 출력 채널에 여러 채널이 믹싱되면 각 채널 신호 간의 간섭에 따라 음질이 증폭되거나 감소되어 열화될 수 있으므로, 하나의 출력 채널에 하나의 채널을 믹싱함으로써 음질 열화를 방지할 수 있다.
애드 투 클로지스트 채널 방법에 의하면, 멀티채널 음향 신호의 각 채널은 여러 채널에 나누어 렌더링하는 대신 재생될 채널들 중 가장 가까운 채널에 렌더링될 수 있다.
또한, 입체 음향 재생 장치(100)는 주파수에 따라 다른 방법으로 렌더링을 수행함으로써 스위트 스팟(sweet spot)을 음질 열화 없이 넓힐 수 있다. 즉, 회절 특성이 강한 저주파 신호에 대하여는 애드 투 클로지스트 채널 방법에 따라 렌더링함으로써, 하나의 출력 채널에 여러 채널이 믹싱됨에 따라 발생될 수 있는 음질 열화를 방지할 수 있다. 스위트 스팟이란, 청취자가 왜곡되지 않은 입체 음향을 최적으로 청취할 수 있는 소정 범위를 의미한다.
스위트 스팟이 넓을수록 청취자는 넓은 범위에서 왜곡되지 않은 입체 음향을 최적으로 청취할 수 있고, 청취자가 스위트 스팟에 위치하지 않는 경우, 음질 또는 음상 등이 왜곡된 음향을 청취할 수 있다.
도 3 은 일 실시 예에 의한 복수 개의 입력 채널이 복수 개의 출력 채널로 다운믹스 되는 경우의 각 채널의 레이아웃에 대한 도면이다.
3차원 영상과 같이 실제와 동일하거나 더욱 과장된 현장감과 몰입감을 제공하기 위해 3차원 입체 영상과 함께 3차원 입체 음향을 제공하기 위한 기술이 개발되고 있다. 입체 음향은 음향 신호 자체가 음의 고저 및 공간감을 가지는 음향을 의미하는 것으로, 이와 같은 입체 음향을 재생하기 위해서는 최소 2개 이상의 라우드스피커, 즉 출력 채널이 필요하다. 또한, HRTF를 이용하는 바이노럴(binaural) 입체 음향을 제외하고는 음의 고저감, 거리감 및 공간감을 보다 정확하게 재현하기 위해 많은 수의 출력 채널을 필요로 한다.
따라서, 2 채널 출력을 가지는 스테레오 시스템에 이어, 5.1 채널 시스템, Auro 3D 시스템, Holman 10.2 채널 시스템, ETRI/Samsung 10.2 채널 시스템, NHK 22.2 채널 시스템 등 다양한 멀티 채널 시스템이 제안되고 개발되어 있다.
도 3 은 22.2 채널의 입체 음향 신호를 5.1 채널의 출력 시스템으로 재생하는 경우를 설명하기 위한 도면이다.
5.1 채널 시스템은 5채널 서라운드 멀티채널 사운드 시스템의 일반적인 명칭으로, 가정의 홈씨어터 및 극장용 사운드 시스템으로 가장 보편적으로 보급되어 사용되고 있는 시스템이다. 모든 5.1 채널은 FL(Front Left) 채널, C(Center) 채널, FR(Frong Right)채널, SL(Surround Left) 채널 및 SR(Surround Right) 채널을 포함한다. 도 3 에서 알 수 있는 바와 같이, 5.1 채널의 출력은 모두 같은 평면상에 존재하기 때문에 물리적으로는 2차원 시스템에 해당하며 5.1 채널 시스템으로 3차원 입체 음향 신호를 재생하기 위해서는 재생될 신호에 입체감을 부여하기 위한 렌더링 과정을 거쳐야 한다.
5.1 채널 시스템은 영화에서뿐만 아니라, DVD 영상, DVD 음향, SACD(Super Audio Compact Disc) 또는 디지털 방송에 이르기까지 다양한 분야에서 널리 사용되고 있다. 그러나, 5.1 채널 시스템이 비록 스테레오 시스템에 비하여 향상된 공간감을 제공하기는 하지만, 보다 넓은 청취공간을 형성하는 데 있어서 여러가지 제약이 있다. 특히 스위트 스팟이 좁게 형성되고, 고도각(elevation angle)을 가지는 수직 음상을 제공할 수 없기 때문에 극장과 같이 넓은 청취공간에는 적합하지 않을 수 있다.
NHK에서 제안한 22.2 채널 시스템은 세 층의 출력채널로 이루어져 있다. 어퍼레이어(Upper Layer)는 VOG(Voice of God), T0, T180, TL45, TL90, TL135, TR45, TR90 및 TR45 채널을 포함한다. 이 때, 각 채널 이름의 제일 앞의 T라는 인덱스는 어퍼레이어를 의미하고, L 또는 R이라는 인덱스는 각각 좌측 또는 우측를 의미하며 뒤의 숫자는 중심 채널(center channel)로부터의 방위각(azimuth angle)을 의미한다.
미들레이어(Middle Layer)는 기존 5.1 채널과 같은 평면으로, 5.1 채널의 출력 채널 외에 ML60, ML90, ML135, MR60, MR90 및 MR135 채널을 포함한다. 이 때, 각 채널 이름의 제일 앞의 M이라는 인덱스는 미들레이어를 의미하고, 뒤의 숫자는 중심(center) 채널로부터의 방위각을 의미한다.
로우레이어(Low Layer)는 L0, LL45, LR45 채널을 포함한다. 이 때, 각 채널 이름의 제일 앞의 L이라는 인덱스는 로우레이어를 의미하고, 뒤의 숫자는 중심(center) 채널로부터의 방위각을 의미한다.
22.2 채널에서 미들레이어는 수평 채널(horizontal channel)이라고 부르며, 방위각 0도 또는 방위각 180도에 해당하는 VOG, T0, T180, T180, M180, L 및 C 채널들은 수직 채널(vertical channel)이라고 부른다.
22.2 채널 입력 신호를 5.1 채널 시스템으로 재생할 경우, 가장 일반적인 방법은 다운믹스 수식을 이용하여 채널 간 신호를 분배할 수 있다. 또는, 가상의 고도감을 제공하는 렌더링을 수행하여 5.1 채널 시스템으로 고도감을 가지는 음향 신호를 재생하도록 할 수 있다.
도 4 는 출력 채널의 표준 레이아웃과 설치 레이아웃 사이에 위치 편차가 있는 경우 일 실시예에 의한 패닝부를 나타내는 도면이다.
멀티 채널 입체 음향 신호를 입력 신호의 채널 수보다 적은 출력 채널로 재생하는 경우 본래의 음장이 왜곡될 수 있으며 이와 같은 왜곡을 보정하기 위해 여러 가지 기술이 연구되고 있다.
일반적인 렌더링 기술들은 스피커, 즉 출력 채널들이 표준 레이아웃에 맞추어 설치된 경우를 기준으로 렌더링을 수행하도록 되어 있다. 그러나, 출력 채널이 표준 레이아웃과 정확히 일치되도록 설치되지 않은 경우 음상 위치의 왜곡 및 음색의 왜곡이 발생한다.
음상의 왜곡은 크게 고도감의 왜곡, 위상각의 왜곡이 있으나 어느 정도의 낮은 레벨에서는 크게 민감하지 않는다. 그러나, 사람의 두 귀가 좌-우에 위치하는 신체적인 특성상, 좌-중앙-우의 음상이 바뀌는 경우 음상 왜곡을 보다 민감하게 인지할 수 있다. 특히 정면의 음상에 대해서는 더 민감하게 인지하게 된다.
따라서 도 3 과 같이 22.2 채널을 5.1 채널로 재현하는 경우 좌우에 있는 채널들보다 0도 또는 180도에 위치하는 VOG, T0, T180, T180, M180, L 및 C와 같은 채널들은 음상이 틀어지지 않도록 특히 유의해야 한다.
오디오 입력 신호를 패닝할 때는 기본적으로 2 단계의 과정을 거치게 된다. 첫번째 단계는, 입력된 멀티 채널 신호를 출력 채널의 표준 레이아웃에 따라 패닝 게인을 계산하는 단계로, 초기화(initializing) 과정에 해당한다. 두번째 단계는, 출력 채널이 실제로 설치된 레이아웃에 기초하여 계산된 패닝 게인을 수정하는 단계이다. 이와 같은 패닝 게인 수정 단계를 거치면 추력 신호의 음상이 보다 정확한 위치에 존재하도록 할 수 있다.
따라서, 패닝부(123)의 처리를 위해서는 오디오 입력 신호 외에도 출력 채널의 설치 레이아웃 및 출력 채널의 표준 레이아웃에 대한 정보가 필요하다. L 채널과 R 채널로부터 C 채널을 렌더링하는 경우라면, 오디오 입력 신호는 C에서 재생되어야 할 입력 신호를, 오디오 출력 신호는 설치 레이아웃에 따라 L 채널과 R 채널에서 출력된 수정된 패닝 신호를 의미한다.
도 5 는 출력 채널의 표준 레이아웃과 설치 레이아웃 사이에 고도 편차가 있는 경우 일 실시예에 의한 패닝부의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4 와 같이 방위 편차(azimuth deviation)만을 고려하는 2차원 패닝 방법은, 출력 채널의 표준 레이아웃과 설치 레이아웃 사이에 고도 편차(elevation deviation)가 있는 경우 고도 편차에 의한 효과를 보정하지 못한다. 따라서, 출력 채널의 표준 레이아웃과 설치 레이아웃 사이에 고도 편차가 있는 경우라면 도 5 와 같이 고도 효과 보정부(124)를 통해 고도 편차에 의한 고도 상승 효과를 보정해야 한다.
도 5 에서는 고도 효과 보정부(124)와 패닝부(123)를 별도의 구성으로, 구별하여 도시하였으나, 고도 효과 보정부(124)는 패닝부(123)내에 포함된 구성으로 구현될 수 있다.
이하 도 6 내지 도 9 에서는 스피커 레이아웃에 따라 패닝 계수를 결정하는 방법을 구체적으로 설명한다.
도 6 은 좌채널 신호와 우채널 신호로부터 센터채널 신호를 렌더링하는 경우, 출력 채널의 설치 레이아웃에 따른 음상의 위치를 나타내는 도면이다.
도 6 은 L 채널과 R 채널로부터 C 채널을 렌더링하는 경우를 가정한다.
도 6a 는 L 채널과 R 채널이 모두 표준 레이아웃에 맞게 C 채널로부터 각각 좌우로 방위각 30도를 갖는 동일한 평면상에 존재한다. 이러한 경우라면 패닝부(123)의 초기화를 통해 얻어진 게인만으로 C 채널 신호가 렌더링되어 정위치에 존재하게 되므로 별도의 패인 게인을 수정하는 과정이 필요하지 않다.
도 6b 는 6a 의 경우와 마찬가지로 L 채널과 R 채널이 동일한 평면상에 존재하며, R 채널의 위치는 표준 레이아웃을 만족하지만 L 채널이 30도보다 큰 45도의 방위각을 가지는 경우이다. 즉, L 채널이 표준 레이아웃에 비해 15도의 방위 편차를 가진다.
이와 같은 경우, 초기화 과정을 통해 계산된 패닝 게인은 L 채널과 R 채널에 동일한 크기의 값을 가지며, 이와 같은 패닝 게인을 적용할 경우 음상의 위치는 R 채널쪽으로 치우친 C’로 결정된다. 이와 같은 현상은 방위각의 변화에 따라 ILD(Inter-aural Level Difference)가 달라지기 때문이다. C 채널의 위치를 기준으로 방위각 0도라고 정의하면, 방위각이 커질수록 청자의 두 귀에 도달하는 음향 신호의 레벨 차이 ILD는 커지게 된다.
따라서, 2차원 패닝 기법 등에 의해 패닝 게인을 수정함으로써 방위s 편차를 보정해주어야 한다. 도 5b와 같은 경우라면 R 채널의 신호를 키우거나 L 채널의 신호를 줄여서 원래 C 채널의 위치에서 음상이 형성될 수 있도록 한다.
도 7 은 출력 채널에 고도 편차가 있는 경우, 실시예에 따라 고도 효과를 보정하여 음상의 위치가 정위되는 것을 나타내는 도면이다.
도 7a 는 R 채널이 고도각을 갖는 R’의 위치에 설치되어 방위각은 30도로 표준 레이아웃을 만족하지만 L 채널과 동일 평면상에 있지 않고, 수평면 채널에 비해 30도의 고도각을 가지는 경우이다. 이와 같은 경우, R 채널과 L 채널에 동일한 패닝 게인을 적용한다면, R 채널의 고도가 상승함에 따라 ILD가 변화되어 변화된 음상의 위치 C’ 는 L 채널과 R 채널의 중간에 존재하지 않고 L 채널쪽으로 치우치게 된다.
이는, 방위 편차가 존재하는 경우와 마찬가지로 고도 상승에 의해 ILD(Inter-aural Level Difference)가 달라지기 때문으로, 수평면 채널을 기준으로 고도각 0도라고 정의하면, 고도각이 커질수록 청자의 두 귀에 도달하는 음향 신호의 레벨 차이 ILD는 작이지게 된다. 따라서, C’는 수평면 채널인(고도각이 없는) L 채널쪽으로 치우친 곳에 위치하게 된다.
따라서 고도 효과 보정부(124)는 고도각을 갖는 소리의 ILD를 보정하여 음상이 치우치는 것을 방지한다. 구체적으로, 고도 효과 보정부는 도 7a와 같은 경우 고도각을 갖는 채널의 패닝 게인을 증가하도록 수정함으로써 음상이 치우치는 것을 방지하고 방위각 0도에서 음상이 형성될 수 있도록 하는 것이다.
도 7b는 이와 같은 고도 효과 보정을 통해 정위된 음상의 위치를 나타낸다. 고도 효과 보정 전의 음상은 도 7a 에 도시된 바와 같이 C’로 고도각이 없는 채널 쪽으로 치우친 위치에 존재하였으나, 고도 효과를 보정하면, L 채널과 R’ 채널의 중간에 음상이 위치하도록 정위시킬 수 있는 것이다.
도 8 은 일 실시예에 있어서, 입체 음향 신호를 렌더링 하는 방법의 순서도이다.
도 6 및 도 7 에서 설명한 입체 음향 신호를 렌더링 하는 방법은, 다음과 같은 순서를 따른다.
렌더러(120), 그중에서도 패닝부(123)는 복수 개의 채널을 갖는 멀티 채널 입력 신호를 수신한다(810). 수신한 멀티 채널 입력 신호를 멀티 채널 출력을 통해 패닝하기 위해, 패닝부(123)는 각 출력 채널에 대응하는 스피커가 설치된 위치와 규격에 규정된 기준 출력 위치를 비교하여 각 출력 채널에 대한 편차 정보를 획득한다(820).
이 때, 출력 채널이 5.1 채널이라면 출력 채널은 모두 수평 채널로, 동일 평면상에 존재한다.
편차 정보는 방위 편차에 대한 정보와 고도 편차에 대한 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 방위 편차에 대한 정보는 수평 채널들이 존재하는 수평면에서 센터 채널과 출력 채널이 이루는 각도인 방위각을 포함할 수 있으며, 고도 편차에 대한 정보는 수평 채널들이 존재하는 수평면과 출력 채널이 이루는 각도인 고도각을 포함할 수 있다.
패닝부(123)는 기준 출력 위치에 기초하여 입력된 멀티 채널 신호에 적용할 패닝 게인을 획득한다(830). 이 때, 편차 정보를 획득하는 단계(820)와 패닝 이득을 획득하는 단계(830)는 처리 순서가 바뀌어도 무방하다.
단계 820에서, 각 출력 채널에 대한 편차 정보를 획득한 결과 편차 정보가 존재하는 출력 채널이라면 단계 630에서 획득한 패닝 게인을 수정해야 한다. 단계 840 에서는, 단계 820에서 획득한 편차 정보에 기초하여 고도 편차가 존재하는지 여부를 판단한다.
고도 편차가 존재하지 않는 경우라면, 방위 편차만을 고려하여 패닝 게인을 수정한다(850).
패닝 게인을 계산하고 수정하는 방법은 여러 가지가 적용될 수 있는데, 대표적으로 크기 패닝(amplitude panning) 이나 탄젠트 법칙(tangent law)에 기반한 VBAP(Vector Base Amplitude Panning) 방법이 적용될 수 있다. 또는 스위트 스팟의 범위가 좁게 형성되는 문제점을 해결하기 위해, 재생 환경에서 사용하는 멀티 스피커의 시간 지연을 맞추어 줌으로써 수평면 상에서 평면파(plane wave)와 유사한 파형을 만들어 보다 넓은 스위트 스팟을 제공하는 WFS(Wave Field Synthesis)에 기반한 방법이 적용될 수 있다.
또는, 및 빗소리나 박수소리 등 트랜지언트(transient) 신호가 포함된 경우 한 채널에 여러 채널의 신호가 다운믹스 될 경우, 한 채널에 트랜지언트의 개수가 증가하여 백색화(whitening)되는 음색 왜곡 현상이 발생하게 되는데, 이를 극복하기 위해 각 씬(scene)의 공간감과 음질의 비중에 따라, 2D(timbral)/3D(spatial) 렌더링 모드를 선택하여 렌더링을 수행하는 하이브리드 가상 렌더링 방법이 적용될 수 있다.
또는, 공간감을 제공하기 위한 가상렌더링과, 다운믹스 과정에서 콤-필터링(comb-filtering)을 방지하여 음질을 개선하는 액티브 다운믹스를 사용하는 기술을 병합한 렌더링 방법등이 적용될 수 있다.
고도 편차가 존재하는 경우라면, 고도 편차을 고려하여 패닝 게인을 수정한다(860).
이 때, 고도 편차를 고려하여 패닝 게인을 수정하는 방법은 상술한 바와 같이, 고도각 증가에 따른 상승 효과를 보정하기 위한 과정으로 고도 상승에 따라 작아진 ILD가 보정될 수 있도록 패인 게인을 수정한다.
출력 채널에 대한 편차 정보에 기초하여 패닝 게인을 수정하고 나면 해당 채널에 대한 패닝 과정이 종료되며, 각 출력 채널에 대한 편차 정보를 획득하는 820 단계부터 편차 정보에 기초하여 해당 채널에 적용될 패닝 게인을 수정하는 850 또는 860 까지의 과정은 출력 채널의 개수만큼 반복될 수 있다.
도 9 는 좌채널 신호와 우채널 신호로부터 센터채널 신호를 렌더링하는 경우, 일 실시 예에 의한 고도 편차와 각 채널에 대한 패닝 게인의 관계를 나타내는 도면이다.
도 9 는 고도 효과 보정부(124)의 일 실시예로, 고도각이 존재하는 채널(elevated)과 수평면에 존재하는 채널(fixed)에 적용할 패닝 게인과 고도각의 관계를 나타낸 것이다.
수평면 채널에 존재하는 L 채널과 R 채널로 C 채널을 렌더링하는 경우, L 채널과 R 채널이 모두 수평면(horizontal) 상에 존재한다면, L 채널과 R 채널은 서로 대칭(symmetric)이므로 각각의 채널에 적용될 패닝 게인 g_L, g_R 은 동일한 크기를 가지며, g_L=g_R=1/√2 로 약 0.707의 값을 갖는다. 그러나 도 7 의 예와 같이 어느 한 채널에 고도각이 존재한다면 고도 상승에 의한 효과를 보정하기 위해 고도각에 따라 패닝 게인을 수정해야 한다.
도 9 에서는 고도각의 변화에 따라 패닝 게인을 (8dB/90도) 의 비율로 증가시키도록 수정한 것으로, 도 7 의 예와 같다면 R채널에 고도각 30도에 해당하는 elevated 채널의 게인이 적용되어 g_R은 0.707보다 증가한 약 0.81로 수정되고 L 채널은 fixed 채널의 게인이 적용되어 g_L은 0.707보다 감소한 약 0.58로 수정된다.
이 때, 에너지 노말라이즈(energy normalization)를 위해 전체 패닝 게인 g_L과 g_R은 식 2를 만족해야 한다.
g_L^2+ g_R^2=1 (식 2)
도 9 에서는 고도각의 변화에 따라 패닝 게인을 (8dB/90도) 의 비율로 선형적으로 증가시키도록 수정하였지만, 이는 고도 효과 보정부의 실시예에 따라 증가 비율이 달라질 수 있고, 또는 비선형적으로 증가할 수 있음에 유의해야 한다.
도 10 은 스피커의 위치 편차에 따른, 위치별 음색의 스펙트럼을 나타내는 도면이다.
패닝부(123) 및 고도 효과 보정부(124)는, 출력 채널에 대응하는 스피커의 위치에 따라 음상이 치우치지 않고 원래의 자리에 위치할 수 있도록 음향 신호를 처리하는 기능을 수행한다. 그러나, 실제로 출력 채널에 대응하는 스피커의 위치가 달라진 경우 음상의 위치가 변화할 뿐 아니라 음색(tone color) 역시 변화하게 된다.
이 때, 음상의 위치에 따라 사람이 인지하는 음색의 스펙트럼은 공간상의 특정 위치에 존재하는 음상이 사람의 귀에 수신되는 전달함수인 HRTF에 기초하여 얻어질 수 있다. HRTF는 시간영역(time-domain)에서 얻어진 HRIR(Head-Related Impulse Response)를 퓨리에 변환(Fourier Transform)하여 얻을 수 있다.
공간상의 음원에서 방사된 음향 신호는 공기 속을 전파하여 귓바퀴, 외이도 고막 등을 거치게 되므로 원래의 신호에 비해 크기와 위상이 변화하게 되며, 청자 역시 음장 속에 위치하므로 사람의 머리나 몸통 등의 형상에 의해 전달되는 소리가 변화하게 된다. 따라서, 청차는 최종적으로 왜곡된 음향 신호를 듣게 된다. 이 때, 청자가 듣게 되는 음향 신호, 특히 음압과 방사되는 음향 신호간의 전달 함수를 머리 전달 함수, 즉 HRTF 라고 부르는 것이다.
사람마다 머리, 외이, 몸통 등의 크기나 형상이 다르기 때문에 개개인마다 고유한 머리 전달 함수를 가지지만 개개인별로 머리 전달 함수를 측정할 수 없기 때문에 공통 머리 전달 함수(common HRTF), 맞춤형 머리 전달 함수(customized HRTF) 등을 통해 머리 전달 함수를 모델링한다.
머리에 의한 영향(diffraction effect)은 약 600Hz 부터 시작하여 4 kHz 이후로는 거의 사라지며, 1 kHz ~ 2 kHz 부터 관측되는 몸통의 영향(torso effect)은 음원이 동측위치(ipsilateral azimuth)에 있을수록, 음원의 고도각이 낮을수록 커지며 외이의 영향이 지배적인 13 kHz 까지 관측된다. 5 kHz 내외에서는 외이의 공진에 의한 피크(peak)가 생기게 되며 6 kHz ~ 10 kHz 에서 외이에 의한 첫번째 노치(notch), 10 kHz ~ 15 kHz 에서 두번째 노치, 그리고 15 kHz 이상의 영역에서 세번째 노치가 생긴다.
방위각 및 고도각을 인지하기 위해 음원에 대한 ITD(Interaural Time Difference), ILD 및 한쪽 귀에 대한 스펙트럼(monaural spectral cues)에서 나타나는 피크와 노치들을 이용한다. 피크와 노치들은 몸, 머리 및 외이의 회절과 산란에 의해 생기며, 머리 전달 함수에서 확인할 수 있다.
앞서 언급한 바와 같이, HRTF는 음원의 방위각 및 고도각에 따라 그 값이 달라진다. 도 10 은 스피커의 방위각이 각각 30도, 60도 및 110도인 경우 음원의 주파수에 따라 사람이 인지하는 음색의 스펙트럼을 그래프로 나타낸 것이다.
각 방위각에 따른 음향 신호의 음색을 비교하면, 60 도의 음색에 비하여 30 도의 음색은 60 도의 음색에 비하여 400 Hz 이하 성분이 약 3~5dB 정도 강하고, 110 도의 음색은 60 도의 음색에 비하여 2 kHz ~ 5 kHz 성분이 3dB 정도 약한 것을 확인할 수 있다.
따라서, 이와 같은 방위각에 따른 음색의 특징을 이용하여 음색 변환 필터링을 수행하는 경우 광대역 신호에서 음색을 더욱 유사하게 제공함으로써 보다 효과적인 렌더링을 수행할 수 있다.
도 11 은 일 실시예에 있어서, 입체 음향 신호를 렌더링 하는 방법의 순서도이다.
도 11 은 입체 음향 신호를 렌더링 하는 방법의 일 실시예로, 입력 채널이 적어도 두 개의 출력 채널로 패닝되는 경우, 입력 채널에 음색 변환 필터링을 수행하는 방법의 순서도를 나타낸다.
필터링부(121)에 복수 개의 출력 채널로 변환될 멀티 채널 음향 신호가 입력되고(1110), 입력된 멀티 채널 음향 신호 중 소정의 입력 채널이 적어도 두 개의 출력 채널로 패닝되는 경우, 필터링부(121)는 소정의 입력 채널과 패닝될 출력 채널간의 맵핑 관계를 획득한다(1130).
필터링부(121)는 획득된 맵핑 관계에 기초하여 입력 채널의 위치와 패닝될 출력 채널의 위치에 대한 HRTF에 기초하여 음색 필터 계수를 획득하고, 획득된 음색 필터 계수를 이용하여 음색 보정 필터링(1150)을 수행한다.
이 때, 음색 보정 필터는 다음과 같은 방법에 의해 설계할 수 있다.
도 12 는 일 실시 예에 의한 음질 보정 필터를 설계하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
음원의 방위각이 θ(degree)일 때 청자에게 전달되는 머리 전달 함수 HRTF를 H_θ라고 정의하고, θ_S의 방위각을 갖는 음원을 방위각 θ_D1 및 θ_D1에 위치하는 스피커로 패닝(정위)시키는 경우를 가정한다. 이 경우, 각 방위각에 대한 머리 전달 함수는 각각 H_(θ_S ), H_(θ_D1 ) 및 H_(θ_D2 )가 된다.
음색 보정의 목적은 방위각 θ_D1와 θ_D1에 위치한 스피커에서 재생되는 음향이 방위각 θ_S에서의 음향과 보다 유사한 음색을 갖도록 보정하는 것이므로, 방위각 θ_D1에서의 출력 신호를 H_(θ_S )/H_(θ_D1 ) 와 같은 전달 함수를 갖는 필터에 통과시키고, 방위각 θ_D2에서의 출력 신호를H_(θ_S )/H_(θ_D2 ) 와 같은 전달 함수를 갖는 필터에 통과시킨다.
이와 같은 필터링 결과는, 방위각 θ_D1와 θ_D2에 위치한 스피커에서 재생되는 음향이 방위각 θ_S에서의 음향과 보다 유사한 음색을 갖도록 보정될 수 있다.
도 10 의 예에서는, 각 방위각에 따른 음향 신호의 음색을 비교하면, 60 도의 음색에 비하여 30 도의 음색은 60 도의 음색에 비하여 400 Hz 이하 성분이 약 3~5dB 정도 크게 나타나고, 110 도의 음색은 60 도의 음색에 비하여 2 kHz ~ 5 kHz 성분이 4dB 정도 작게 나타난다.
음색 보정의 목적은 30도와 110 도의 스피커에서 재생되는 음향이 60도 에서의 음향과 보다 유사한 음색을 갖도록 보정하는 것이므로 30 도의 스피커에서 재생되는 음향의 음색을 60도의 음색과 유사하게 하기 위해 400 Hz 이하 성분은 4 dB 작게 해주고, 110 도의 스피커에서 재생되는 음향의 음색은 2 kHz ~ 5 kHz 범위에서 4dB 크게 함으로써 60도의 음색과 유사하게 변환하는 것이다.
도 12a 는 30 도의 스피커에서 재생될 60도의 음향 신호에 적용될 음질 보정 필터를 전 주파수 구간에 대해 나타낸 것으로, 도 10 에 도시된 방위각이 60도인 경우의 음색의 스펙트럼(HRTF)과 방위각이 30도인 경우의 음색 스펙트럼(HRTF)의 비 H_60/H_30 와 같다.
도 12a 에 도시된 H_60/H_30 는 앞서 설명한 것과 유사하게 500 Hz 이하의 주파수에서는 신호의 크기를 4dB 작게, 500 Hz ~ 1.5 kHz 의 주파수에서는 신호의 크기를 5dB 크게 해주고, 나머지 영역에 대해서는 바이패스(by-pass)하는 필터가 된다.
도 12b 는 110 도의 스피커에서 재생될 60도의 음향 신호에 적용될 음질 보정 필터를 전 주파수 구간에 대해 나타낸 것으로, 도 10 에 도시된 방위각이 60도인 경우의 음색의 스펙트럼(HRTF)과 방위각이 110도인 경우의 음색 스펙트럼(HRTF)의 비 H_60/H_110 와 같다.
도 12b에 도시된 H_60/H_30 는 앞서 설명한 것과 유사하게 2 kHz ~ 7 kHz 의 주파수에 대해 신호의 크기를 4dB 크게 하고 이외의 주파수 영역에서는 바이패스하는 필터가 된다.
도 13 은 3차원 가상 렌더링을 위한 출력 채널과 가상 음원 사이에 고도 편차가 존재하는 경우를 나타낸 도면이다.
가상 렌더링은 5.1 채널과 같은 2차원 출력 시스템에서 3차원 입체 음향을 재생하기 위한 기술로, 스피커가 존재하지 않는 가상의 위치, 특히 고도각을 가지는 위치에서 음상이 맺치도록 하는 랜더링 기술이다.
2 차원 출력 채널들을 이용하여 고도감을 제공하는 가상 렌더링 기법들은 기본적으로 HRTF 보정 필터링과, 멀티채널 패닝 계수 배분의 두가지 동작을 포함한다. HRTF 보정 필터링은 고도감을 제공하기 위한 음색 보정 작업을 수행하는 것으로, 도 10 내지 도 12 에서 설명한 음색 보정 필터링과 유사한 기능을 수행하는 것이다.
이 때, 도 13a 에 도시된 것처럼 출력 채널이 수평면에 존재하고, 가상 음원의 고도각 φ가 35도인 경우를 가정하자. 이와 같은 경우, 재생 출력 채널인 L 채널과 가상 음원의 고도차는 35이고, 이와 같은 가상 음원에 대한 HRTF는 H_(E(35))라고 정의할 수 있다.
반대로 도 13b 에 도시된 것처럼 출력 채널이 더 큰 고도각을 가지는 경우를 가정하자. 이와 같은 경우, 재생 출력 채널인 L 채널과 가상 음원의 고도차는 35도이지만, 출력 채널이 더 큰 고도각을 가지므로 이와 같은 가상 음원에 대한 HRTF는 H_(E(-35))라고 정의할 수 있다.
이 때, H_(E(-35))=1/H_(E(35)) 의 관계가 성립한다. 또한, 가상 음원과 출력 채널에 고도차가 존재하지 않는다면 고도 보정 필터 H_(E(φ))를 이용한 음색 보정은 수행하지 않는다.
이를 일반화하여 표현하면 표 1과 같다.
표 1
Figure PCTKR2015002894-appb-T000001
이 때, 음색 변환 필터를 사용하지 않는 경우는 바이패스 필터링을 수행하는 것과 같고, 표 1 은 고도차가 정확히 φ와 ?φ인 경우뿐 아니라 φ로부터 소정의 범위를 만족시키는 경우에도 적용될 수 있다.
도 14 는 일 실시 예에 의한 L/R/LS/RS 채널을 이용하여 TFC 채널을 가상 렌더링 하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
TFC 채널은 방위각 0도, 고도각 35도에 위치하며, TFC 채널을 가상 렌더링하기 위한 수평 채널 L, R, LS, RS의 위치는 도 14 및 표 2와 같다.
표 2
Figure PCTKR2015002894-appb-T000002
도 14 및 표 2 의 경우, R 채널 및 LS 채널은 표준 레이아웃에 따라 설치되어 있으며, RS 채널은 25도의 방위 편차를 갖고, L 채널은 35도의 고도 편차 및 15 도의 방위 편차를 갖는다.
일 실시예에 따른 L/R/LS/RS 채널을 이용하여 TFC 채널을 가상 렌더링 하는 방법을 적용하는 방법은 다음과 같은 순서에 따라 진행된다.
첫번째로, 패닝 계수를 계산한다. 저장부에 저장되어 있는 TFC 채널에 대한 가상 렌더링을 위한 초기값들을 로딩하거나, 2차원 렌더링 또는 VBAP 등의 방법을 이용하여 패닝 게인을 계산한다.
두번째로, 채널 배치에 따라 패닝 계수를 수정(보정) 한다. 출력 채널 레이아웃이 도 14 와 같이 배치된 경우라면, L 채널에는 고도 편차가 존재하므로 L-R 채널을 이용하는 pair-wise 패닝을 위해 L 채널과 R 채널에는 고도 효과 보정부(124)를 통한 패닝 게인의 수정이 적용된다. 반면, RS 채널에 방위 편차가 존재하므로 LS-RS 채널을 이용하는 pair-wise 패닝를 위해 LS 채널과 RS 채널에는 일반적인 방법을 이용하여 패닝 계수를 수정한다.
세번째로, 음색 변형 필터를 이용해 음색을 보정한다. R 채널 및 LS 채널은 표준 레이아웃에 맞게 설치되어 있으므로 본래의 가상 렌더링과 동일한 H_E가 적용된다.
RS 채널은 고도 편차는 없고 방위 편차만 있으므로 본래의 가상 렌더링과 동일한 필터 H_E를 이용하되, LS 채널의 표준 레이아웃에 따른 방위각인 110도에서 135도로 이동한 성분에 대한 보정 필터 H_M110/H_M135를 적용한다. 이 때, H_M110은 110도의 음원에 대한 HRTF이고, H_M135는 135도의 음원에 대한 HRTF 이다. 다만, 이와 같은 경우 방위각 110도와 135도는 상대적으로 가까우므로 바이패스 해도 무방하다.
L 채널은 표준 레이아웃에 대해 방위 편차 및 고도 편차가 모두 존재하는 채널로, 본래 가상 렌더링을 위해서 적용되어야 하는 H_E가 적용되지 않고, TFC의 음색과 L의 위치 음색을 보상해주는 H_T000/H_T045로 보정한다. 이 때, H_T000는 TFC 채널의 표준 레이아웃에 대한 HRTF이고, H_T045는 L 채널이 설치된 위치에 대한 HRTF 이다. 또는, 이와 같은 경우에도 TFC 채널과 L 채널의 위치가 상대적으로 가까우므로 바이패스 하도록 결정할 수 있다.
렌더링부에서는 입력 신호를 필터링한 후 패닝 게인을 곱해서 출력 신호를 생성하는데, 패닝부와 필터링부는 서로 독립적이다. 이는 도 15 의 블록도를 참조하면 더욱 명확해 질 것이다.
도 15 는 일 실시 예에 의한 5.1 출력 채널을 이용하여 가상 렌더링의 편차를 처리하는 렌더러에 대한 블록도이다.
도 15 의 렌더러에 대한 블록도는, 도 14 의 실시예와 같이 L/R/LS/RS 채널을 이용하여 TFC 채널을 가상 렌더링하기 위해 도 14 에 도시된 것과 같은 레이아웃을 갖도록 설치된 L/R/LS/RS 출력 채널을 이용하는 경우, 각 블록의 출력 및 처리를 나타낸다.
패닝부에서는 첫번째로 5.1 채널에서의가상 렌더링 패닝 게인을 계산한다. 도 14 와 같은 경우라면, L/R/LS/RS 채널을 이용하여 TFC 채널을 가상 렌더링하도록 설정된 초기값을 로딩하여 패닝 게인을 결정할 수 있다. 이 때, L/R/LS/RS 채널에 적용하기 위해 결정된 패닝 게인은 각각 g_L0, g_R0, g_LS0 및 g_RS0이다.
다음 블록에서는 출력 채널의 표준 레이아웃과 설치된 출력 채널의 레이아웃 편차에 기초하여 L-R 채널과 LS-RS 채널 사이의 패닝 게인을 수정한다.
LS-RS 채널의 경우, LS 채널에 방위 편차만 존재하므로 일반적인 방법을 이용하여 패닝 게인을 수정한다. 수정된 패닝 게인은 g_LS 및 g_RS 이다. L-R 채널의 경우, R 채널에 고도 편차가 존재하므로 고도 효과 보정을 위해 고도 효과 보정부(124)를 통해 패닝 게인을 수정한다. 수정된 패닝 게인은 g_L 및 g_R 이다.
필터링부(121)는 입력 신호 X_TFC를 수신하고, 각 채널별로 필터링을 수행한다. R 채널 및 LS 채널은 표준 레이아웃에 맞게 설치되어 있으므로 본래의 가상 렌더링과 동일한 H_E가 적용된다. 이 때, 각각의 필터 출력은 X_(TFC,R) 및 X_(TFC,LS)가 된다.
RS 채널은 고도 편차는 없고 방위 편차만 있으므로 본래의 가상 렌더링과 동일한 필터 H_E를 이용하되, LS 채널의 표준 레이아웃에 따른 방위각인 110도에서 135도로 이동한 성분에 대한 보정 필터 H_M110/H_M135를 적용한다. 이 때, 필터 출력 신호는 X_(TFC,RS)가 된다.
L 채널은 표준 레이아웃에 대해 방위 편차 및 고도 편차가 모두 존재하는 채널로, 본래 가상 렌더링을 위해서 적용되어야 하는 H_E가 적용되지 않고, TFC의 음색과 L의 위치 음색을 보상해주는 H_T000/H_T045로 보정한다. 이 때, 필터 출력 신호는 X_(TFC,L)이 된다.
각 채널에 대한 필터 출력 신호X_(TFC,L), X_(TFC,R), X_(TFC,LS) 및 X_(TFC,RS)는 패닝부에서 수정된 패닝 게인 g_L, g_R, g_LS 및 g_RS와 각각 곱해져서 각 채널 신호에 대한 렌더러 출력 신호 y_(TFC,L), y_(TFC,R), y_(TFC,LS) 및 y_(TFC,RS)가 된다.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 다양한 컴퓨터 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 프로그램 명령어의 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체는 프로그램 명령어, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되는 프로그램 명령어는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야의 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체의 예에는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은, 프로그램 명령어를 저장하고 실행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령어의 예에는, 컴파일러에 의하여 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드도 포함된다. 하드웨어 장치는 본 발명에 따른 처리를 수행하기 위하여 하나 이상의 소프트웨어 모듈로 변경될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정과 변경을 꾀할 수 있다.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (9)

  1. 음향 신호를 렌더링하는 방법에 있어서,
    복수 개의 출력 채널로 변환될 복수 개의 입력 채널을 포함하는 멀티채널 신호를 수신하는 단계;
    수평 입력 채널이 적어도 두 개의 수평 출력 채널로 패닝되는 경우, 상기 수평 입력 채널과 상기 적어도 두 개의 출력 채널간의 맵핑 관계를 획득하는 단계; 및
    상기 획득된 맵핑 관계에 기초하여, 각 출력 채널에 대응하여 상기 수평 입력 채널에 적용할 음색 필터 계수들을 획득하는 단계;를 포함하는
    음향 신호를 렌더링하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수평 입력 채널은 측면(side) 또는 후면(rear)에 위치하는,
    음향 신호를 렌더링하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 음색 필터 계수는 HRTF(Head-Related Transfer Function)에 기초하여 얻어지는,
    음향 신호를 렌더링하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 음색 필터 계수는 상기 수평 입력 채널의 위치에 따른 HRTF와 상기 수평 출력 채널의 위치에 따른 HRTF간 비율에 기초하여 얻어지는,
    음향 신호를 렌더링하는 방법.
  5. 음향 신호를 렌더링하는 장치에 있어서,
    복수 개의 출력 채널로 변환될 복수 개의 입력 채널을 포함하는 멀티채널 신호를 수신하는 수신부;
    수평 입력 채널이 적어도 두 개의 수평 출력 채널로 패닝되는 경우, 상기 수평 입력 채널과 상기 적어도 두 개의 출력 채널간의 맵핑 관계를 획득하고, 상기 획득된 맵핑 관계에 기초하여, 각 출력 채널에 대응하여 상기 수평 입력 채널에 적용할 음색 필터 계수들을 획득하는 필터 계수 획득부;를 포함하는
    음향 신호를 렌더링하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 수평 입력 채널은 측면(side) 또는 후면(rear)에 위치하는,
    음향 신호를 렌더링하는 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 음색 필터 계수는 HRTF(Head-Related Transfer Function)에 기초하여 얻어지는,
    음향 신호를 렌더링하는 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 음색 필터 계수는 상기 수평 입력 채널의 위치에 따른 HRTF와 상기 수평 출력 채널의 위치에 따른 HRTF간 비율에 기초하여 얻어지는,
    음향 신호를 렌더링하는 장치.
  9. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 따른 방법을 실행하기 위한 컴퓨터 프로그램을 기록하는 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체.
PCT/KR2015/002894 2014-03-24 2015-03-24 음향 신호의 렌더링 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체 WO2015147532A2 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461969357P 2014-03-24 2014-03-24
US61/969,357 2014-03-24

Publications (2)

Publication Number Publication Date
WO2015147532A2 true WO2015147532A2 (ko) 2015-10-01
WO2015147532A3 WO2015147532A3 (ko) 2017-05-18

Family

ID=54195970

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2015/002895 WO2015147533A2 (ko) 2014-03-24 2015-03-24 음향 신호의 렌더링 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
PCT/KR2015/002891 WO2015147530A1 (ko) 2014-03-24 2015-03-24 음향 신호의 렌더링 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
PCT/KR2015/002894 WO2015147532A2 (ko) 2014-03-24 2015-03-24 음향 신호의 렌더링 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2015/002895 WO2015147533A2 (ko) 2014-03-24 2015-03-24 음향 신호의 렌더링 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
PCT/KR2015/002891 WO2015147530A1 (ko) 2014-03-24 2015-03-24 음향 신호의 렌더링 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체

Country Status (11)

Country Link
US (3) US20180184227A1 (ko)
EP (2) EP3125240B1 (ko)
JP (2) JP6674902B2 (ko)
KR (3) KR102443054B1 (ko)
CN (2) CN113038355B (ko)
AU (2) AU2015234454B2 (ko)
BR (1) BR112016022042B1 (ko)
CA (3) CA3188561A1 (ko)
MX (1) MX357405B (ko)
RU (2) RU2752600C2 (ko)
WO (3) WO2015147533A2 (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3188561A1 (en) 2014-03-24 2015-10-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for rendering acoustic signal, and computer-readable recording medium
RU2646320C1 (ru) 2014-04-11 2018-03-02 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Способ и устройство для рендеринга звукового сигнала и компьютерно-читаемый носитель информации
RU2759448C2 (ru) * 2014-06-26 2021-11-12 Самсунг Электроникс Ко., Лтд. Способ и устройство для рендеринга акустического сигнала и машиночитаемый носитель записи
CN108476370B (zh) * 2015-10-26 2022-01-25 弗劳恩霍夫应用研究促进协会 用于生成实现仰角渲染的滤波后的音频信号的装置和方法
EP3453190A4 (en) 2016-05-06 2020-01-15 DTS, Inc. SYSTEMS FOR IMMERSIVE AUDIO PLAYBACK
US10979844B2 (en) * 2017-03-08 2021-04-13 Dts, Inc. Distributed audio virtualization systems
KR102409376B1 (ko) * 2017-08-09 2022-06-15 삼성전자주식회사 디스플레이 장치 및 그 제어 방법
KR102418168B1 (ko) 2017-11-29 2022-07-07 삼성전자 주식회사 오디오 신호 출력 장치 및 방법, 이를 이용한 디스플레이 장치
JP7039985B2 (ja) * 2017-12-15 2022-03-23 ヤマハ株式会社 ミキサ、ミキサの制御方法およびプログラム
WO2019188394A1 (ja) * 2018-03-30 2019-10-03 ソニー株式会社 信号処理装置および方法、並びにプログラム
DE112019001916T5 (de) * 2018-04-10 2020-12-24 Sony Corporation Audioverarbeitungsvorrichtung, audioverarbeitungsverfahren und programm
WO2020030304A1 (en) 2018-08-09 2020-02-13 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. An audio processor and a method considering acoustic obstacles and providing loudspeaker signals
CN111385728B (zh) * 2018-12-29 2022-01-11 华为技术有限公司 一种音频信号处理方法及装置
WO2021205601A1 (ja) * 2020-04-09 2021-10-14 三菱電機株式会社 音声信号処理装置及び音声信号処理方法、並びにプログラム及び記録媒体
US11595775B2 (en) * 2021-04-06 2023-02-28 Meta Platforms Technologies, Llc Discrete binaural spatialization of sound sources on two audio channels
GB2605970B (en) * 2021-04-19 2023-08-30 Waves Audio Ltd Content based spatial remixing
CN113645531B (zh) * 2021-08-05 2024-04-16 高敬源 一种耳机虚拟空间声回放方法、装置、存储介质及耳机
CN114143699B (zh) * 2021-10-29 2023-11-10 北京奇艺世纪科技有限公司 一种音频信号处理方法、装置及计算机可读存储介质

Family Cites Families (43)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0123755B1 (ko) * 1993-08-19 1997-12-01 김광호 음성신호 송수신시스템
GB2374772B (en) * 2001-01-29 2004-12-29 Hewlett Packard Co Audio user interface
JP2004241820A (ja) * 2003-02-03 2004-08-26 Denon Ltd マルチチャンネル再生装置
ATE502311T1 (de) * 2003-10-10 2011-04-15 Harman Becker Automotive Sys System und verfahren zur bestimmung der position einer schallquelle
JP2005236502A (ja) * 2004-02-18 2005-09-02 Yamaha Corp 音響再生装置
JP4581831B2 (ja) * 2005-05-16 2010-11-17 ソニー株式会社 音響装置、音響調整方法および音響調整プログラム
EP1899958B1 (en) * 2005-05-26 2013-08-07 LG Electronics Inc. Method and apparatus for decoding an audio signal
JP4938015B2 (ja) * 2005-09-13 2012-05-23 コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ ３次元音声を生成する方法及び装置
EP1974343A4 (en) * 2006-01-19 2011-05-04 Lg Electronics Inc METHOD AND ARRANGEMENT FOR DECODING A SIGNAL
US8712061B2 (en) * 2006-05-17 2014-04-29 Creative Technology Ltd Phase-amplitude 3-D stereo encoder and decoder
US8619998B2 (en) * 2006-08-07 2013-12-31 Creative Technology Ltd Spatial audio enhancement processing method and apparatus
US9697844B2 (en) * 2006-05-17 2017-07-04 Creative Technology Ltd Distributed spatial audio decoder
US7876904B2 (en) * 2006-07-08 2011-01-25 Nokia Corporation Dynamic decoding of binaural audio signals
DE102006053919A1 (de) * 2006-10-11 2008-04-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung und Verfahren zum Erzeugen einer Anzahl von Lautsprechersignalen für ein Lautsprecher-Array, das einen Wiedergaberaum definiert
RU2394283C1 (ru) * 2007-02-14 2010-07-10 ЭлДжи ЭЛЕКТРОНИКС ИНК. Способы и устройства для кодирования и декодирования объектно-базированных аудиосигналов
EP3712888B1 (en) 2007-03-30 2024-05-08 Electronics and Telecommunications Research Institute Apparatus and method for coding and decoding multi object audio signal with multi channel
EP2083585B1 (en) 2008-01-23 2010-09-15 LG Electronics Inc. A method and an apparatus for processing an audio signal
KR100998913B1 (ko) * 2008-01-23 2010-12-08 엘지전자 주식회사 오디오 신호의 처리 방법 및 이의 장치
WO2009101622A2 (en) * 2008-02-11 2009-08-20 Bone Tone Communications Ltd. A sound system and a method for providing sound
ES2425814T3 (es) * 2008-08-13 2013-10-17 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Aparato para determinar una señal de audio espacial convertida
CN102187690A (zh) * 2008-10-14 2011-09-14 唯听助听器公司 在助听器系统中转换双耳立体声的方法以及助听器系统
US8000485B2 (en) * 2009-06-01 2011-08-16 Dts, Inc. Virtual audio processing for loudspeaker or headphone playback
US9372251B2 (en) 2009-10-05 2016-06-21 Harman International Industries, Incorporated System for spatial extraction of audio signals
KR101567461B1 (ko) * 2009-11-16 2015-11-09 삼성전자주식회사 다채널 사운드 신호 생성 장치
FR2955996B1 (fr) * 2010-02-04 2012-04-06 Goldmund Monaco Sam Methode pour creer un environnement audio avec n haut-parleurs
KR101673232B1 (ko) * 2010-03-11 2016-11-07 삼성전자주식회사 수직 방향 가상 채널을 생성하는 장치 및 그 방법
JP5417227B2 (ja) * 2010-03-12 2014-02-12 日本放送協会 マルチチャンネル音響信号のダウンミックス装置及びプログラム
JP5533248B2 (ja) * 2010-05-20 2014-06-25 ソニー株式会社 音声信号処理装置および音声信号処理方法
CN102985968B (zh) * 2010-07-01 2015-12-02 Lg电子株式会社 处理音频信号的方法和装置
KR20120004909A (ko) * 2010-07-07 2012-01-13 삼성전자주식회사 입체 음향 재생 방법 및 장치
KR101827036B1 (ko) * 2011-01-04 2018-02-07 디티에스 엘엘씨 몰입형 오디오 렌더링 시스템
JP5867672B2 (ja) * 2011-03-30 2016-02-24 ヤマハ株式会社 音像定位制御装置
BR112013033835B1 (pt) 2011-07-01 2021-09-08 Dolby Laboratories Licensing Corporation Método, aparelho e meio não transitório para autoria e renderização aperfeiçoadas de áudio em 3d
WO2013064943A1 (en) * 2011-11-01 2013-05-10 Koninklijke Philips Electronics N.V. Spatial sound rendering system and method
CN104205878B (zh) * 2012-03-23 2017-04-19 杜比实验室特许公司 用于通过头相关传输函数的线性混合生成头相关传输函数的方法及系统
JP5843705B2 (ja) * 2012-06-19 2016-01-13 シャープ株式会社 音声制御装置、音声再生装置、テレビジョン受像機、音声制御方法、プログラム、および記録媒体
KR20240129081A (ko) * 2012-07-19 2024-08-27 돌비 인터네셔널 에이비 다채널 오디오 신호들의 렌더링을 향상시키기 위한 방법 및 디바이스
US9564138B2 (en) 2012-07-31 2017-02-07 Intellectual Discovery Co., Ltd. Method and device for processing audio signal
WO2014044332A1 (en) * 2012-09-24 2014-03-27 Iosono Gmbh Method for controlling a three-dimensional multi-layer speaker arrangement and apparatus for playing back three-dimensional sound in an audience area
CN107623894B (zh) * 2013-03-29 2019-10-15 三星电子株式会社 渲染音频信号的方法
EP3056025B1 (en) * 2013-10-07 2018-04-25 Dolby Laboratories Licensing Corporation Spatial audio processing system and method
KR102231755B1 (ko) 2013-10-25 2021-03-24 삼성전자주식회사 입체 음향 재생 방법 및 장치
CA3188561A1 (en) 2014-03-24 2015-10-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Method and apparatus for rendering acoustic signal, and computer-readable recording medium

Also Published As

Publication number Publication date
RU2018101706A (ru) 2019-02-21
KR102574480B1 (ko) 2023-09-04
JP6674902B2 (ja) 2020-04-01
CN113038355B (zh) 2022-12-16
CA3101903A1 (en) 2015-10-01
CA3188561A1 (en) 2015-10-01
BR112016022042B1 (pt) 2022-09-27
CA2943670C (en) 2021-02-02
MX2016012543A (es) 2016-12-14
EP3832645A1 (en) 2021-06-09
CN106463124B (zh) 2021-03-30
US12035130B2 (en) 2024-07-09
JP2019033506A (ja) 2019-02-28
US12035129B2 (en) 2024-07-09
JP2017513382A (ja) 2017-05-25
RU2752600C2 (ru) 2021-07-29
MX357405B (es) 2018-07-09
AU2018200684B2 (en) 2019-08-01
CA3101903C (en) 2023-03-21
RU2018101706A3 (ko) 2021-05-26
WO2015147533A3 (ko) 2017-05-18
RU2643630C1 (ru) 2018-02-02
WO2015147530A1 (ko) 2015-10-01
WO2015147532A3 (ko) 2017-05-18
EP3125240A4 (en) 2017-11-29
KR20160141765A (ko) 2016-12-09
US20180184227A1 (en) 2018-06-28
AU2018200684A1 (en) 2018-02-15
US20220322027A1 (en) 2022-10-06
WO2015147533A2 (ko) 2015-10-01
JP6772231B2 (ja) 2020-10-21
BR112016022042A2 (ko) 2017-08-15
KR20220041248A (ko) 2022-03-31
KR102443054B1 (ko) 2022-09-14
KR20220129104A (ko) 2022-09-22
KR102380231B1 (ko) 2022-03-29
EP3125240B1 (en) 2021-05-05
CN113038355A (zh) 2021-06-25
AU2015234454A1 (en) 2016-10-27
AU2015234454B2 (en) 2017-11-02
EP3125240A1 (en) 2017-02-01
CN106463124A (zh) 2017-02-22
US20220322026A1 (en) 2022-10-06
CA2943670A1 (en) 2015-10-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015147532A2 (ko) 음향 신호의 렌더링 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
KR102529122B1 (ko) 음향 신호의 렌더링 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
WO2015156654A1 (ko) 음향 신호의 렌더링 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
WO2015147619A1 (ko) 음향 신호의 렌더링 방법, 장치 및 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체
WO2017191970A2 (ko) 바이노럴 렌더링을 위한 오디오 신호 처리 방법 및 장치
WO2018147701A1 (ko) 오디오 신호 처리 방법 및 장치
WO2016089180A1 (ko) 바이노럴 렌더링을 위한 오디오 신호 처리 장치 및 방법
WO2015142073A1 (ko) 오디오 신호 처리 방법 및 장치
WO2014175669A1 (ko) 음상 정위를 위한 오디오 신호 처리 방법
WO2015105393A1 (ko) 삼차원 오디오 재생 방법 및 장치
WO2002015637A1 (en) Method and system for recording and reproduction of binaural sound
WO2019147040A1 (ko) 스테레오 오디오를 바이노럴 오디오로 업 믹스하는 방법 및 이를 위한 장치
WO2016190460A1 (ko) 입체 음향 재생 방법 및 장치
US6222930B1 (en) Method of reproducing sound
WO2016182184A1 (ko) 입체 음향 재생 방법 및 장치
WO2019190261A1 (ko) 멀티레이어 바이노럴 컨텐츠 생성 방법 및 이를 위한 프로그램
AU751831C (en) Method and system for recording and reproduction of binaural sound

Legal Events

Date Code Title Description
NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15769957

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A2