Transcript 5장 사운드 멀티미디어의 이해 Ⓒsblim, 2009~ 5.1 사운드의 개요   사운드의 종류 사운드의 제작 과정  사운드 란?    귀로 들을 수 있는 모든 정보 음악, 음성, 음향 효과 : 단독.

5장 사운드
멀티미디어의 이해
Ⓒsblim, 2009~
1
5.1 사운드의 개요


사운드의 종류
사운드의 제작 과정

사운드 란?



귀로 들을 수 있는 모든 정보
음악, 음성, 음향 효과 : 단독 사용 또는 혼합 사용(멀티미디어 환경)
정보 전달 시 사운드의 장점


Ⓒsblim, 2009~
미디어의 상승 효과 : 시각+청각 미디어로 정보전달 효과 상승
동기 유발 : 시각+청각 미디어를 혼합하여 피 전달자의 흥미 유발
2
5.1 사운드의 개요
사운드의 종류

일반적인 분류

음성(Voice)




음악(Music)



정보를 전달하는 주요한 수단 중 하나
텍스트보다 정보를 빠르고, 이해하기 쉽고, 설득력 있게 전달
디지털화된(digitized) 음성과 합성(synthesized) 음성
단독으로 음악 감상, 또는 정보전달시 부수효과 제공
주로 분위기, 장면전환, 감정 등 표현
음향효과(Sound Effect)


Ⓒsblim, 2009~
배경효과로 사용되어 상황을 좀더 현실감있게 전달 (비올때, 지하철)
자연적인(natural) 효과와 합성된(synthesized) 효과
3
5.1 사운드의 개요

컴퓨터에서 처리하는 방법에 따른 분류

디지털 오디오 (Digital Audio)




아날로그 형태의 사운드를 디지털화 시킨 것
원음에 충실하려면 많은 용량 필요 : 음악 CD 3분에 약 30MB 필요
사람의 목소리가 존재하거나, 디지털화된 파일을 처리 가능할 때
미디 (MIDI: Musical Instrument Digital Interface)


전자 악기와 다른 기계(컴퓨터)간에 정보를 전송하기 위한 통신 규약
실제 소리는 없이 연주 방법과 시기에 대한 정보를 가짐


Ⓒsblim, 2009~
3분 정도의 미디 음악을 듣기 위해서 약 8KB 필요
좋은 MIDI 사운드 음원(sound module)을 갖고 있는 경우
4
5.1 사운드의 개요
사운드의 제작과정

각 단계별 작업







Ⓒsblim, 2009~
계획(plan) : 필요한 조건 검토, 최종 결과에서 사용될 사운드 설계
녹음(record) : 사운드 도구로 녹음, 혹은 기존의 사운드 클립 이용
변환(capture) : (녹음된) 아날로그 사운드를 디지털 형태로 변환
편집(edit) : 사운드 편집 프로그램으로 편집(edit) 또는 믹싱 (mixing)
저장(store) : 편집이 끝난 중간 결과를 원하는 포맷으로 저장
통합(integrate) : 저장된 사운드를 다른 프로그램과 통합
재생(playback) : 최종결과를 재생하여 보완될 점을 수정
5
5.2 사운드의 기본개념


사운드의 기본 요소
디지털 사운드로의 변환

소리가 전달 되는 과정



Ⓒsblim, 2009~
음원에서 물체가 진동하면 공기의 압력을 변화하여 사운드가 생성
이 변화는 파형(waveform)의 형태로 우리 귀에 전달
사운드를 처리하는 것은 이러한 파형을 가공, 편집하는 것을 의미
6
5.2 사운드의 기본개념
사운드의 기본 요소

사운드 파형의 구성


사이클(cycle) : 일정 시간마다 반복되는 동일한 모양
주기(period) : 한 사이클이 걸리는 시간


어느 정도의 주기를 갖고 있는
사운드가 더 음악적으로 들림
소리의 3요소



주파수 : 음의 높낮이, Hz
진폭 : 음의 세기, Db
파형(Waveform) : 음색
Ⓒsblim, 2009~
7
5.2 사운드의 기본개념
(1) 주파수 (Frequency)


초당 사운드 파형의 반복 횟수
소리의 높낮이를 결정 : 주파수가 높으면 고음, 낮으면 저음
가청주파수(오디오) 20Hz~20KHz, 청각은 1K~6KHz에 제일 민감
[참고] 주파수 대역 구분 (Hz)


3K ~ 30K
초장파
30K ~ 300K
장파
항해, 군사교신
300K ~ 3M
중파
AM 라디오 방송 (535~1605)
3M ~ 30M
단파
아마추어 무선, 운송 통신, 무선 호출
30M ~ 300M
초단파
TV (54~216M), FM 라디오 (88~108M)
300M ~ 3G
극초단파
TV (채널 14 이상), 이동전화, 레이더
3G ~ 30G
마이크로파
위성통신, 레이더, 연구용
30G 이상
밀리미터파
Ⓒsblim, 2009~
8
5.2 사운드의 기본개념
(2) 진폭 (Amplitude)

사운드 파형의 기준선에서 최고점까지의 거리



소리의 크기와 관련 : 진폭이 크면 큰소리, 작으면 작은 소리
인간이 가장 편하게 들을 수 있는 소리의 범위는 0db ~ 90db
음의 크기와 소리의 예
Ⓒsblim, 2009~
9
5.2 사운드의 기본개념
(3) 음색 (Tone Color)


음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파
Ⓒsblim, 2009~
10
5.2 사운드의 기본개념
디지털 사운드로의 변환

컴퓨터 처리를 위해 아날로그/디지털 형태 간의 변환



ADC(Analog-to-Digital Converter)
DAC(Digital-to-Analog Converter)
디지털 변환 과정

표본화, 양자화, 부호화 과정 필요
아날로그 신호와 디지털 신호 간의 변환 과정
Ⓒsblim, 2009~
11
5.2 사운드의 기본개념
(1) 표본화(Sampling)


아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)


Ⓒsblim, 2009~
1초 동안에 취한 표본수 (단위: Hz)
표본화율이 높을수록 원음을 잘 표현할 수 있으나 데이터 공간은 증가
12
5.2 사운드의 기본개념
(2) 양자화 (Quantizing)

어느 정도의 정밀도로 표현할 것인지


표본화된 각 점에서 값을 표현하기 위해 사용되는 비트 수
음의 해상도

(a)
표본화하는 정밀도 (Sampling Resolution, Sampling Size)
2 bit 양자화 (4단계)
(b) 3 bit 양자화 (8단계)
(c) 4 bit 양자화 ( 16단계)
아날로그 파형의 양자화
Ⓒsblim, 2009~
13
5.2 사운드의 기본개념

표본화 및 양자화 정도에 따른 비교
(a) 원래의 파형
(b) 낮은 표본화와 양자화
(c) 높은 표본화와 양자화
(3) 부호화 (Coding)


표본화와 양자화를 거친 디지털 정보를 표현하는 과정
사운드 파일은 크기 때문에 일반적으로 부호화 과정에서 압축하여
저장
Ⓒsblim, 2009~
14

디지털 사운드 파일의 크기 및 음질의 비교
표본화율
(KHz)
양자화
정밀도
(bit)
모드
데이터 크기
(1분당)
음질
11.025
8
mono
650 KB
전화
22.05
8
mono
1.3 MB
AM Radio
44.1
8
mono
2.6 MB
22.05
16
stereo
5.25 MB
44.1
16
mono
5.25 MB
44.1
16
stereo
10.5 MB


Ⓒsblim, 2009~
sample
(voice)
sample
(music)
FM Radio
CD
11.025 KHz × 8 bits × 1(mono) × 60 sec / 8 = 약 650 KBytes
…
44.1 KHz × 16 bits × 2(stereo) × 60 sec / (8*1024) = 약 10.5 MBytes
15
5.3 사운드의 저장과 고품질화

(디지털 파형의 저장 방식)

디지털 사운드 파일의 크기




파일의 크기
= 표본화율 x 해상도 x 모드(mono=1, stereo=2) x 시간(초)
1분 길이의 음악 CD
= 44100 (Hz) x 16 (bit) x 2 (stereo) x 60 (초) = 84,672,000 bit
= 10,584,000 byte = 10.6 MB
CD 한 장의 용량이 650MB이므로 그 안에는 약 10곡에서 15곡의
음악이 저장 가능
(고품질 사운드의 획득)
Ⓒsblim, 2009~
16
5.4 디지털 오디오 시스템




사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷
Ⓒsblim, 2009~
17
5.4 디지털 오디오 시스템
사운드 하드웨어

사운드 카드 (오디오 인터페이스 카드)

주요기능





입력: 아날로그 파장의 사운드를
디지털 형태로 변환 (ADC)
출력 : 디지털 형태의 데이터를
아날로그 파장으로 변환 (DAC)
음원칩 : 미디 지원
DSP(Digital Signal Processing) 칩: 데이터의 가공, 편집
주요제품

최초의 PC용 사운드 카드 : 1987년 캐나다의 Adlib사의 Adlib


Creative사에서 SoundBlaster카드 발표

Ⓒsblim, 2009~
Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용
실질적인 사운드 카드의 표준
18
5.4 디지털 오디오 시스템

앰프와 스피커



사운드의 품질은 스피커의 영향이 제일 크다.
앰프 : 스피커를 위해 양질의 사운드 파형으로 증폭
돌비 서라운드 (Dolby Surround) 5.1 채널

Ⓒsblim, 2009~
스피커 5개 + 저음부를 위한 우퍼(Woofer)
19
5.4 디지털 오디오 시스템
사운드 처리 소프트 웨어

사운드 편집 소프트웨어




기능 : 사운드의 캡쳐 및 편집, 가공, 트랙 편집 등
GoldWave
Cool Edit
SoundForge
Ⓒsblim, 2009~
20
5.4 디지털 오디오 시스템
사운드 처리 소프트 웨어

재생 프로그램




오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오
Ⓒsblim, 2009~
21
5.4 디지털 오디오 시스템
디지털 사운드 압축방식 (생략)




ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3
Ⓒsblim, 2009~
22
5.4 디지털 오디오 시스템
디지털 사운드의 파일포맷

Wav



Au



Microsoft 와 IBM 이 PC의 사운드 표준 형식으로 공동 개발
Windows 기반 PC에서 주로 사용
유닉스 환경에서 사용되는 가장 일반적인 포맷
Sun이나 NeXT에서 사운드 표준
MP2, MP3



ISO 국제 표준으로 압축효과가 뛰어나고, 음질도 우수
인터넷 상에서 음악을 압축하는데 많이 사용
MPEG-1의 오디오 Layer 2 및 Layer 3, 확장자는 .mp2 및 .mp3
Ⓒsblim, 2009~
23
5.4 디지털 오디오 시스템

Real Audio (.ra, .rm)


RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생


접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화
WMA (Windows Media Audio)


마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
Ⓒsblim, 2009~
24
5.5 입체음향





개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)


Ⓒsblim, 2009~
모노 사운드에서 2D 스테레오를 벗어나 3D 사운드로 발전
컴퓨터 게임, 영화 및 컴퓨터 분야에서 활용
25
5.5 입체음향
개요

서라운드 (Surround)

돌비 서라운드(Dolby Surround)가 가장 대표적

사람이 있는 위치를 기준으로 사방에서 소리를 들려주는 방식

공간감, 입체감
•

3 채널, 4.1채널, 5.1채널 등이 있음


0.1은 서브우퍼(Subwoofer)를 의미
스테레오와 마찬가지로 청취자가
음의 중심점에 있어야 입체감을
적절하게 느낄 수 있음
Surround System (5.1채널)
Ⓒsblim, 2009~
26
5.5 입체음향

입체 음향(Interactive 3D Sound)


음원과 청취자 간에 상대적인 위치를 계산하여 사운드를 출력
청취자와 상호작용이 가능



사용자의 이동이나 반응, 또는 음원의 이동에 따라 소리가 입체적으로
상호작용이 필요한 가상 현실이나 게임에서 많이 사용
Creative사의 EAX, Aureal사의 A3D, 마이크로소프트사의 Direct
3D Sound에서 지원
Ⓒsblim, 2009~
27
5.5 입체음향
입체음향의 원리

입체음향(Interactive 3D Sound):


재생된 음향을 들었을 때 음향으로부터 공간적 단서(방향감, 거리
감, 공간감)를 지각할 수 있는 음향
소리의 전달 경로

공간 전달계(외부) :


머리 전달계(내부) :


실내의 벽이나 천장 등에서 전달
인간의 머리와 귓바퀴에서 전달
음원에 대한 공간적 단서

두 귀에 들어오는 두 신호간의 차이 때문
Ⓒsblim, 2009~
28
5.5 입체음향

공간적 단서

두 귀에 도달하는 소리의 시간차


두 귀에 도달하는 소리의 세기차


가까운 방향 쪽에 있는 귀가 먼저 그 소리를 들음
가까이에서 들리는 음의 크기가 더 큼
그 외 시각적 효과, 머리의 움직임, 소리의 종류에 따른 친숙도 등
Ⓒsblim, 2009~
29
5.6 미디(MIDI)





시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
Ⓒsblim, 2009~
제목
크기(KB)
시간
엘리제를 위하여
17
2분 38초
Dancing Queen
78
3분 57초
007 주제가
46
1분 52초
Starwars
32
3분 19초
Calvary's Love
40
3분 29초
30
5.6 미디
개요

미디(MIDI: Musical Instrument Digital interface)


1983년 세계 악기 제조업체들이 제정
전자 악기와 컴퓨터 간의 상호 정보교환을 위한 표준 규약



직접적인 음에 대한 정보가 있는 것이 아니라 음을 어떻게 연주 하라
는 정보를 표현함 : 음의 높이, 음표의 길이, 음의 강약 등
MIDI를 이용하여 전자 악기 간의 일관된 방식의 제어가 가능
음을 들으려면


Ⓒsblim, 2009~
신디사이저(Synthesizer) : 음을 발생시켜주는 기계
시퀀서(Sequencer) : 생성된 음의 수정
31
5.6 미디
시스템의 구성

미디 시스템의 구성

처리 과정




음의 입력 : 미디 장치에서 음을 발생 ⇒ 미디 인터페이스 카드 ⇒ 컴퓨
터로 전송
음의 처리 : 컴퓨터에서 미디 프로그램(시퀀서 등)으로 편집
음의 출력 : 컴퓨터 ⇒ 미디 인터페이스 카드 ⇒ 신디사이저 등의 미디
장치를 통해 스피커로 출력
미디 인터페이스

Ⓒsblim, 2009~
MIDI-IN 단자,
MIDI-OUT 단자,
MIDI-THRU 단자
32
5.6 미디
하드웨어 장비

신디사이저

전기적인 신호를 합성하여 음을 생성하는 장치



샘플러(Sampler)


신디사이저는 악기의 대표 음을, 샘플러는 악기의 모든 음을 보유
더 정교한 음 또는 음원에 없는 새로운 음을 만들고자 할 때 사용


음원부(음원모듈) : 소리를 발생시킴
건반부 (마스터 키보드) : 음원부를 이용하여 연주
실제 소리를 녹음하여 악기로 변환하거나 각종 효과음으로 활용
믹서(Mixer)

여러 개의 오디오 출력을 섞어서 하나의 출력으로 생성


Ⓒsblim, 2009~
각 출력의 균형 등을 맞추어 주는 이퀄라이저(Equalizer)가 장착
음악의 균형을 맞추어 녹음하고 연주하는데 많이 이용
33
5.6 미디

MIDI 인터페이스 카드


미디 전용 케이블


컴퓨터와 미디 모듈 간의
다른 신호 체계를 연결
동축 케이블 형태,
둥근모양 5핀
앰프와 스피커
Ⓒsblim, 2009~
34
5.6 미디
미디 소프트웨어

작곡용 프로그램(시퀀서,Sequencer)





음원 모듈에 “어떤 악기, 얼마의 강도, 얼마 동안” 소리내라고 명령
미디 신호를 입출력, 미디 파일 저장, 미디 데이터를 연주, 편집
CakeWalk : PC용, 널리 사용
Cubase : 미국 Steinberg 사
Logic : 독일 Emagic 사
Ⓒsblim, 2009~
35
5.6 미디

악보용 프로그램(Notation, Scoring 프로그램)



악보의 편집 및 출력
Coda사의 Finale, Passport Design사의 Encore 등
음색 편집용 프로그램(Voice Editor, Sound Editor)


소리의 편집 및 수정, 음원 모듈이나 각종 음색의 수정
OdysseySoft사의 Classic-B, KORG사의 X5DR 등
Ⓒsblim, 2009~
36