천장형 가상 음원 구현을 위한 선형 스피커 어레이의 방사 패턴 설계

Abstract

3차원 오디오 기술이 발달함에 따라, 청취자 위치에서 높이 방향으로의 입체 음향을 느끼는 것이 가능해졌다. 이러한 3차원 오디오 기술은 천장에 스피커가 실제로 설치되어 있는 것을 전제로 구현되는 기술들로 일반 가정과 같은 환경에서는 설치의 제약이 따르는 단점이 있다. 본 연구는 실제 스피커를 천장에 설치하지 않고, 선형 스피커 어레이를 이용하여 사운드 빔을 만들고 이를 천장에 반사시켜 청취자로 하여금 가상 음원의 위치에서 소리가 나는 것처럼 만드는 것을 목적으로 한다. 선형 스피커 어레이로부터 소리가 방사될 경우, 청취자에게 도달하는 직접음 외에 벽 반사를 거쳐 들어오는 여러 개의 반사음들이 존재함을 알 수 있다. 이 각각의 음들은 도달 거리 차에 따른 시간차 및 크기차를 두고 들어오게 된다. 이는 음원의 방향 인지에 중요한 영향을 미친다. 청취 영역으로 들어오는 여러 음들 중 특히 천장 반사음의 방향을 음원의 방향으로 인지하도록 만들고자, 기존의 음원 방향 인지 이론을 토대로 선형 스피커 어레이가 만드는 빔 크기의 각도별 criteria, 즉 원하는 방사 패턴을 설계하였다. 그리고 천장형 가상 음원을 구현하기 위해, 천장 반사음이 향하는 각도를 밝은 영역(bright angle)으로, 그 외의 음들이 향하는 각도에 대해앞서 설계한 criteria를 근거로 어두운 영역(dark angle)으로 선정하고, 이 두 영역의 에너지 차이를 최대화 하는 음향 대조 제어(Acoustic contrast control)방법에 기반한 전역 탐색 알고리즘(full search algorithm)을 제안하여 어레이의 입력해를 도출하였다.