Extension of auditory source width by sound field reproduction

Abstract

본 연구의 목적은 너비를 갖는다고 느껴지는 가상 음원을 형성하는 것이다. 일반적으로 가상 음원을 형성하기 위해 크게 두 가지 방법을 주로 사용하였다. 먼저 스테레오 스피커나 헤드폰을 이용하여 한 명의 청취자 양 귀에서의 음압을 제어함으로써 특정 방향이나 거리에 가상 음원이 위치해 있다고 느끼게끔 하는 방법이 활발하게 사용되고 있다. 최근에는 다수의 스피커를 독립적으로 사용할 수 있는 기술과 장비가 개발되면서, 청취자의 귀에서의 음압만 제어하는 것이 아닌 특정 영역에 형성되는 음장을 제어함으로써 다수의 청취자에게 가상 음원 효과를 주는 방법들이 개발되고 있다. 대표적인 방법으로 음장 재현 기술은 원하는 가상 음원 효과를 제공할 수 있는 목표 음장을 설계하고, 스피커 어레이를 통해 재현하는 방법이다. 음장 재현 기술의 주요 목적은 특정 위치에 가상 음원을 형성함으로써 다수의 청취자에게 가상 음원의 방향과 거리감을 주는 것이었다. 그러나 실제 음향 환경에서는 음원의 위치뿐만 아니라 크기감도 느낄 수 있다. 예를 들어, 합창단이나 기차와 같은 음원은 청취자로 하여금 특정 크기를 느끼게끔 한다. 이러한 음원의 크기 인지에 대한 연구는 주로 실내 음향 분야에서 활발하게 연구되어 왔다. 콘서트 홀과 같은 실내에서 존재하는 초기 반사파의 영향으로 청취자의 양 귀에 상관성이 낮은 음압이 형성됨으로써 음원의 너비(Auditory Source Width, ASW)를 느끼게 된다. 또한 이러한 인지 원리를 정량화할 수 있는 대표적인 척도로 양이간상관계수(Interaural Cross-correlation Coefficient, IACC)가 주로 사용되고 있다. 그러나 반사파가 존재하지 않는 자유 음장에서도 양 귀에 상관성이 낮은 음압이 형성되는 경우 음원의 너비를 인지하게 된다. 이와 같이 음원으로부터 발생하는 직접음에 의한 영향만으로 느껴지는 음원의 너비는 개별 음원의 너비(Individual Source Width, ISW) 또는 음원들의 앙상블의 너비(Ensemble Width)로 구분할 수 있다. 이중에서 ISW는 하나의 가상 음원으로부터 느껴지는 너비를 나타낼 수 있다. 따라서 본 연구의 목적은 청취자로 하여금 ISW를 인지시킬 수 있는 가상 음원을 형성하는 것이 되고, 이러한 가상 음원을 확장 가상 음원(extended virtual source)라고 정의하였다. 만약 다수의 확장 가상 음원을 형성하게 되면 청취자는 ISW뿐만 아니라 앙상블 너비를 느낄 수 있을 것이다. 음장 재현 방법을 기반으로 확장 가상 음원을 형성하기 위한 목표 음장을 설계하는 것이 본 연구의 주요 하이라트 이다. 특히 다수의 청취자에게 확장 가상 음원 효과를 제공하기 위해 다수의 청취자의 양 귀에 상관성이 낮은 음압을 형성함으로써 IACC를 감소시킬 수 있는 음장을 정의하였다. IACC를 감소시킬 수 있는 대표적인 방법으로는 청취자의 양 귀에서 랜덤한 위상 분포를 형성하는 것이다. 주로 스테레오 스피커의 입력 신호의 위상 분포가 랜덤하도록 하는 필터를 설계함으로써 한 명의 청취자 위치에서 IACC를 감소하였다.

본 연구에서는 이러한 원리를 확장하여 다수의 청취자 위치에서 IACC를 감소시킬 수 있는 음장을 제안하였다...