실감음향 Immersive sound

1. 소리위치의 지각 - 수평방향

: 사람은 두 귀로 소리의 위치감을 인지하게 된다. 하나의 음원으로부터 두 귀로 소리가 도달할 때 어떠한 차이로 인해 위치를 인지하게 되는데 시간차이로 인지하는 것을  ITD (Interaural Time Difference) 라 하고, 두 귀 사이에서의 레벨 차이로 인지하는 것을 ILD (Interaural Level Difference) 라 한다. 일반적으로 고음은 ILD로 인지하고 저음은 ITD로 인지한다고 알려져있다. 그리고 외의의 모양과 구조를 통해서 소리의 음색 차이도 있다. 

 

2. 소리위치의 지각 - 수직방향

: 수평방향은 사람들이 민감하게 인지하지만 같은 정면 방향에서 동일선상의 음원과 그 위에 위치한 음원를 구분할 때 어떻게 더 위에 있다고 인지하는 것은 복잡한 문제이다. 이때는 시간차이 ITD와 레벨차이 ILD가 모두 동작하지 않기 때문이다. 높낮이를 파악할때 가장 단서가 되는 것은 어깨와 귓바퀴 반사에 의한 음색의 변화로 알 수있다. 보통 5~10kHz의 부스트가 음원이 높게 있다고 느껴지게 한다.  

 

3. 사람들은 얼마나 정확하게 위치감을 파악하는가

: 헤드폰으로 음악을 듣게 되면 음원이 두 귀의 사이 내 머릿속에 위치한 것 처럼 느껴지는데 이 현상을 내재화 IHL (In-Head Localization) 이라고 한다. 그러나 실제로 들을 때는 음원이 내 머릿속에 위치하는게 아니라 내 눈 앞이나 나의 뒤쪽에 위치하는 것으로 인지하게 된다. 실감음향에서는 헤드폰으로 듣더라도 IHL이 아닌 나와 분리된 곳에서 들리도록 만들어야 하는 것이 관건인데 이걸 왜재화 Externalization이라고 한다. 소리의 위치를 수평면상에서 인지할때, 정면에 있다가 약간 옆으로 갔을 때 변화를 인지하는 최소가청각도를 MAA (Minimum audible angle)이라고 하며 MAA는 정면으로 갈수록 작아지고(예민해지고) 측면으로 갈수록 둔감해진다. 그리고 음원의 운동 속도에 따라 최소가청각이 달라진다. 

 

4. 음원 위치의 표현 방법

: Azimuth : 수평 방위각 : 정면에서부터 몇도 옆으로 있는가

: Elevation : 수직각

: Distance : 거리

 

5. HRTF (Head Related Transfer Function ; 머리전달함수)

: 사람들마다 귀, 머리, 어깨 모양, 귀사이의 거리 에 따라 서로 다른 소리의 변화의 함수들을 갖고 있는데 이걸 측정을 해서 만든 데이터를 머리전달함수 HRTF라고 한다. 헤드폰으로 들을때 소리가 IHL 현상이 일어나는데 이걸 Externalization하는 방법에서 필요한 값이다. 측정하는 방법은 귀 안에 측정할수 있는 마이크를 넣고 머리를 중심으로 여러 방향에서 소리를 발생시킨 후 귀 안에서 방향에 따른 주파수의 반응을 측정하고 그걸 함수로 정리한 것이다. HRTF값은 사람마다 다를 수 밖에 없는데 음원서비스에서 제공하는 실감음향은 평균적인 HRTF를 사용하는 것이고 제일 좋은 것은 개인적인 값을 측정하는 것이다. 

 

1) HRIR (Head Related Impluse Response) : HRTF를 음원에 적용하기 위한 임펄스 응답 데이터를 말한다.

 

6. 앰비소닉스 Ambisonics 

: M-S (Mid-Side) 마이킹 : 카디오이드 또는 옴니 마이크 하나와 양지향성 마이크 하나를 근접한 위치에 두고 녹음을 한 다음에 두 채널의 신호를 합하고 차를 만들어서 두개의 소스로 스테레오를 만드는 방식이다. 이 방식의 장점은 스테레오 이미지를 내가 쉽게 컨트롤 할 수 있다는 것인데 mid 마이크의 레벨을 높이면 스테레오 이미지가 가운데에 집중되도록 하고 side 마이크의 레벨은 높이면 좀 더 공간감 있는 스테레오 이미지로 만들 수 있다.

 

: 앰비소닉스는 M-S 마이킹에서 사용하는 합과 차의 방식을 360도에 적용한 방식으로 볼수있다. 무지향 (W) 마이크 하나와 양지향성 마이크 3개 (각 X, Y, Z축)의 채널로 구성된 표현 방식이다. 총 4개의 음원을 가지고 360도 방향의 음장을 표현한다. 

 

7. 고차 앰비소닉스 HOA (High Order Ambisonics)

: 1차 앰비소닉스 : W, X, Y, Z 4개 채널

: 2차 앰비소닉스 : 1차 + 5개 채널 = 총 9개

: 3차 앰비소닉스 : 1차 + 2차 +3차 = 총 16개 채널

: 1차 앰비소닉스 만으로는 360도의 음장을 표현하는 것에 어려움이 있어 좀 더 채널이 많은 고차앰비소닉스의 표현이 필요하다.