The Analysis and Implementation of Realistic Sound using Doppler Effect

도플러 효과를 이용한 실감 음향 분석 및 구현

In modern recently technology, 3D-Audio is used to enhance immersion in Virtual Reality. This includes interest of people about VR and AR, which related to the field of computer graphics. In fact, a lot of research has been carried out in recent years into a 3D sound field. However, the existing 3D generator device used for virtual reality does not contain Doppler effect occurred by the sound comes to or leave from a listener, while an angle from the listener and the altitude of the source sound are applied. Therefore, this paper present 3D real sound utilizing Doppler effect with spatial-rotation-speaker. We map the source sound in 3D-space into a real space where a user stays and present 3D real sound by manipulating with rotation angle, phase difference, sound output volume of the sound in 3D-space, according to the location of a virtual source sound. Utilizing both natural Doppler effect of rotating sound that is occurring by spatial-rotation-speaker and artificial Doppler effect generated by frequency-modulation of sound quality could improving the virtual reality for sound condition for perspective listening.

최근 3차원 가상현실에서의 몰입도를 높이기 위해 실감 음향 분야의 연구가 활발히 진행되고 있다. 일반적으로 현재의 가상현실에서 적용되는 실감 음향 생성 장치는 음원의 방위각과 위상에 대한 고려는 적용되어 있지만, 음향이 청자에게 다가오고 멀어질 때 발생하는 도플러 효과를 충분히 반영하고 있는 기술이 부족한 현실이다. 따라서 본 논문에서는 가상현실에서의 몰입감을 향상하기 위하여 입체음향 채널의 공간 회전축 스피커를 통해 도플러 효과가 더해진 3차원 입체 증감 음향을 제공하는 방법을 제안한다. 이를 위해 가상의 3차원 공간상에 위치하는 음원을 사용자가 있는 실제 공간에 대응시키고, 가상 음원의 위치에 따라 각각의 공간 회전축 스피커가 출력하는 출력량, 위상차 그리고 회전 각도를 조절해 3차원 실감 음향을 제공한다. 공간 회전축 스피커가 회전하면서 발생하는 회전음원의 자연적인 도플러 효과와 출력 음원의 주파수 변조를 통한 인위적인 도플러 효과가 더해져 청자에게 음원의 원근감을 더욱 사실적으로 느낄 수 있는 입체 증감 음향의 효과를 제공하게 된다.