초록
본 논문은 3차원으로 표현된 가상의 옥외 공간에서 소음이 전파되는 방법을 컴퓨터로 시뮬레이션하기 위한 방법을 제시한다. 소음은 음원에서 발생하여 수음자로 직접전파 혹은 많은 반사를 거쳐서 간접적으로 전파되기도 한다. 결과적으로 수음자에 들리는 소음은 음원과 수음자 사이의 최단 거리, 반사 거리, 반사횟수 등에 따라 영향을 받으며, 반사시키는 물체의 특성 및 주파수에 따라서 전달되는 양의 차이가 있을 수 있다. 본 논문에서는 음원에서 수음자에 전달되는 소리를 추적함에 있어서 정방향 추적 (forward tracing)을 사용하는 방법에 대한 문제점들을 제시하고, 다른 접근방법인 기하학적 계산에 의한 시뮬레이션 방법을 제시한다. 즉 소리 추적벡터 (tracing vector)를 정의함에 있어서 음원에서 발생하는 소리벡터를 추적하는 정방향 추적 및 음원과 수음자간 발생 가능한 전파 경로를 기하학적으로 계산하는 기하학적 추적 방법에 의한 시뮬레이션 방법을 제시한다. 기하학적 계산 방법은 정방향 추적을 사용하는 경우와 비교할 때 불필요하게 버려지는 추적 벡터의 수를 현저히 줄일 수 있으므로 효과적 이라고 할 수 있다. 실험결과는 가상현실 모델링 언어 (VRML: Virtual Reality Modeling Language)로 가시화해서 보다 명확하게 알아볼 수 있다. 본 방법은 3차원 가상현실 (virtual reality)이나 멀티미디어 (multimedia), 또는 실내, 실외 등의 소음측정 시뮬레이션에도 적용이 가능하므로 확장성이 좋다고 할 수 있다.
This paper presents a method to simulate noise propagation by a computer for outdoor environment. Sound propagated in 3 dimensional space generates reflected waves whenever it hits boundary surfaces. If a receiver is away from a sound source, it receives multiple sound waves which are reflected from various boundary surfaces in space. The algorithm being developed in this paper is based on a ray sound theory. If we get 3 dimensional geometry input as well as sound sources, we can compute sound effects all over the boundary surfaces. In this paper, we present two approaches to compute sound: the first approach, called forward tracing, traces sounds forwards from sound sources. while the second approach, called geometry based computation, computes possible propagation routes between sources and receivers. We compare two approaches and suggest the geometry based sound computation for outdoor simulation. Also this approach is very efficient in the sense we can save computational time compared to the forward sound tracing. Sound due to impulse-response is governed by physical environments. When a sound source waveform and numerically computed impulse in time is convoluted, the result generates a synthetic sound. This technique can be easily generalized to synthesize realistic stereo sounds for virtual reality, while the simulation result is visualized using VRML.