Research for Characteristics of Sound Localization at Monaural System Using Acoustic Energy

According to developments of digital signal processing, 3D sound come into focus on multimedia systems. Many studies on 3d sound have proposed lots of clues to create realistic sounds. But these clues are only focused on binaural systems which two ears are normal. If we make the 3d sound using those clues at monaural systems, the performance goes down dramatically. In order to use the clues for monaural systems, we have studies algorithms such as duplex theory. In duplex theory, the sounds that we listen are affected by human's body, pinna and shoulder. So, we can enhance sound localization performances using its characteristics. In this paper, we propose a new method to use psychoacoustic theory that creates realistic 3D audio at monaural systems. To improve 3d sound, we calculate the excitation energy rates of each symmetric HRTF and extract the weights in each bark range. Finally, they are applied to emphasize the characteristics related to each direction. Informal listening tests show that the proposed method improves sound localization performances much better than the conventional methods.

청각에너지를 이용한 모노럴 시스템에서의 음상 정위 특성 연구

디지털 신호처리 기술의 발달로 게임, 멀티미디어 콘텐츠, 가상현실 등에서 입체음향에 대한 관심이 증대되었다. 입체음향에 대한 많은 연구에서는 현실감을 증가시키기 위한 여러 가지 단서를 제시하고 있다. 그러나 이런 단서들은 입체음향이 인간의 두 귀가 정상인 바이노럴 환경에서 생성됨을 기본 바탕으로 삼고 있다. 따라서 이 단서들을 한쪽의 귀에만 적용하는 모노럴 환경에 적용하게 되면 그 성능이 감소된다. 이에 모노럴 환경에서도 효율적인 입체음향 구현을 위한 여러 가지 단서들이 연구되고 있는데 가장 대표적인 것이 양이 단서 (Duplex theory)이다. 양이 단서는 음이 방사되는 방향에 따라서 귓바퀴 등의 인간의 신체에 의해 영향을 받게 된다는 것으로 이 특성을 강조시키면 모노럴 환경에서도 각 방향에 따른 방향감을 개선시킬 수 있게 된다. 본 논문에서는 인간의 청각 특성을 이용하여 모노럴 환경에서 음상 정위감을 개선시키기 위한 알고리즘을 제안한다. 서로 대칭되는 각 머리전달함수의 여기에너지를 계산하고 각 bark 대역에 따른 비율을 추출한 후 이를 이용하여 각 방향에 해당하는 특성을 부각시키는 방법을 제안하였으며 청감테스트를 통하여 제안한 방식이 모노럴 환경의 입체음향 시스템에서 향상된 입체음향을 재생함을 확인할 수 있었다.