A hybrid technique that combines the advantages of binaural reproduction and sound field reproduction technique is proposed. The concept of HRTF-field, which is defined as the set of HRTFs corresponding to the various head dislocations, enables us to realize virtual source imaging over a wide area. Conventional $2{\times}2$ definition is redefined as a MIMO system composed of multiple control sources and multiple head locations, and HRTF variations corresponding to various head movement are quantified. Through the direct control of HRTF-field, reproduction error induced by head dislocation can be minimized in least-square-error sense, and consequential disturbances on the virtual source image can be reduced within a selected area. Simple lateralization examples are investigated, and the reproduction error of the proposed technique is compared to that of Higher-order Ambisonics.
In this study, metrics for evaluation of heavy-weight impact noise were investigated. Heavy-weight impact noises generated by impact ball were recorded in real apartments using binaural microphone. Those sounds were classified into three groups according to frequency characteristics in order to control aspects which affect subjective responses to heavy-weight impact noise. Sound sources for auditory experiment were selected based on the classification result. Then auditory experiments were conducted to investigate the relationship between level indices and subjective responses. The results showed that $L_{Aeq},\;L_{Amax}$ and $LL_z$ as well as $L_{iFmax,AW}$ were highly correlated with subjective response. Therefore, $L_{Aeq}$ and $L_{Amax}$ can be used as metrics for evaluation of heavy-weight impact noise. In further studies, it is needed to verify classification of heavy-weight impact noise generated by bang machine and impact ball.
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.
양이 재생 환경에서 다양하고 정확한 공간 이미지 형성을 위해서는 다양하고 세분화된 머리 전달 함수가 요구된다. 방대한 양의 머리 전달 함수를 효과적으로 감축하기 위한 방법으로, 모든 방향에 대한 머리 전달 함수를 몇 개의 대표 값들을 이용해 보간을 통해 얻는 방법이 주로 사용되고 있다. 본 논문에서는 머리 전달 함수의 보간 시 중요한 역할을 하는 보간 왜곡의 측정 방법에 대해 연구하였다. 다양한 객관적 왜곡 측정 방법을 이용하여 보간된 머리전달 함수와 본래의 머리전달 함수 간 차이를 표현하였으며 차이 값과 청취 테스트의 결과를 비교, 분석하였다. 분석 결과로부터 음원의 공간 이미지 차이를 가장 잘 반영하는 객관적 왜곡 측정 방법을 선택하였으며 이를 실제 보간 기법에 적용하였다. 3명의 사람으로부터 측정된 머리전달함수와 1개의 마네킹에서 측정된 머리 전달함수에 제안된 방법을 적용한 결과, 3명의 사람에 대한 머리전달 함수에 대해서는 멜-주파수 켑스트럼 왜곡이, 4 종류의 머리전달 함수에 대해서는 시간 영역의 신호 대 왜곡비자 음원의 공간 이미지 차이를 가장 잘 예측하는 왜곡 척도임을 알 수 있었다.
For the implementation of 3D Sound Localization system, the binaural filtering by HRTFs is generally employed. But the HRTF filter is of high order and its coefficients for all directions have to be stored, which imposes a rather large memory requirement. To cope with this, research works have centered on obtaining low dimensional HRTF representations without significant loss of information and synthesizing the original HRTF efficiently, by means of feature extraction methods for multivariate dat including PCA. In these researches, conventional linear PCA was applied to the frequency domain HRTF data and using relatively small number of principal components the original HRTFs could be synthesized in approximation. In this paper we applied neural network based nonlinear PCA model (NLPCA) and the nonlinear PLS repression model (NLPLS) for this low dimensional HRTF modeling and analyze the results in comparison with the PCA. The NLPCA that performs projection of data onto the nonlinear surfaces showed the capability of more efficient HRTF feature extraction than linear PCA and the NLPLS regression model that incorporates the direction information in feature extraction yielded more stable results in synthesizing general HRTFs not included in the model training.
본 논문에서는 멀티미디어 컨텐트 생성을 위한 입체음향 생성 저작도구 개발에 관하여 논의한다. Windows 95/98, Windows NT 환경의 PC 상에서 동작하는 입체음향 생성 저작도구는 일반적인 음향 편집기가 갖는 편집기능 및 음향 효과 기능 이외에 음상정위 기능, 음장제어 기능의 입체음향 기능을 가지고 있으며 스피커를 통하여 입체음향을 청취할 경우 발생하는 크로스톡크를 제거하는 기능도 가지고 있다. 개발된 저작도구를 이용하여 Mono, Stereo 형태로 저장된 음향파일을 순수한 소프트웨어 만으로 가공하여 바이노럴(Binaural) 형태의 입체음향을 생성하여 가상 음원의 위치 및 이동궤적을 정의할 수 있으며 가상공간이 갖는 공간감을 구현할 수 있다 또한 편리한 사용자 인터페이스 환경을 제공하여 GUI를 통하여 3차원 공간 상의 가상음원의 위치 및 이동 궤적과 가상공간을 사용자가 지정할 수 있도록 하였다 입체음향 생성저작도구는 일반 PC 환경에서 사용자가 가공하고자 하는 임의의 오디오 파일을 입체음향으로 생성할 수 있는 GUI 환경을 제공하며, 저비용으로 효과적인 입체음향 컨텐트를 제작할 수 있도록 함으로써, 게임 및 멀티미디어 컨텐트 제작의 고부가가치화와 입체음향 기술의 산업화에 기여할 것으로 기대된다.
최근 국제 표준으로 등록된 MPEG의 다채널 오디오 코딩 기술인 MPEG Surround에 대해 소개한다. 이 오디오 표준은 멀티채널 신호를 다운믹스하여 모노나 스테레오 신호를 생성하고 동시에 공간 파라미터를 추출하는 방법을 이용하여 부호화 과정을 수행한다. 복호화 과정에서는 다운믹스 신호와 공간 파라미터들을 사용하여 다채널 신호를 생성하는데, 다운믹스 신호는 AAC나 MP3등 일반 오디오 코딩 방법에 의해 부호화하며 공간 파라미터들도 매우 낮은 정보량을 사용하기 때문에 전체적으로 매우 적은 비트율을 사용하여 고음질의 신호를 생성할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 공간 파라미터들을 무시할 경우 휴대용 오디오 재생 기기에서 다운믹스 신호를 재생할 수 있으므로 기존 코딩 방법에 대해 역방향 호환성을 가진다. 본 논문의 1부에서는 MPEG Surround의 기본 구조에 대해 소개하고, 이어지는 2부에서는 헤드폰이나 이어폰을 이용하여 가상의 5.1 채널을 지원하는 바이노럴 모드를 포함해 다양한 모드와 툴들에 대해 소개한다. 여러 회사와 기관들에 의해 수행된 청취 평가의 결과도 함께 보이고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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