Slide 1

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 2

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 3

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 4

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 5

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 6

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 7

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 8

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 9

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 10

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 11

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 12

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 13

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 14

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 15

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 16

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 17

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 18

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 19

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 20

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 21

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 22

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 23

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 24

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 25

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 26

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 27

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 28

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 29

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 30

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 31

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 32

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 33

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 34

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 35

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36


Slide 36

5장 사운드

멀티미디어의 이해

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



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)



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



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









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




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

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
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

9

5.2 사운드의 기본개념

(3) 음색 (Tone Color)




음의 높이와 크기가 같아도 악기마다 고유한 특징 => 음색
고유한 파형 => 기본파 + 고조파

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
11

5.2 사운드의 기본개념

(1) 표본화(Sampling)




아날로그 파형을 디지털 형태로 변환하기 위해 표본을 취하는 것
표본화율(Sampling Rate)



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
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
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





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)
16

5.4 디지털 오디오 시스템





사운드 하드웨어
사운드 처리 소프트웨어
(디지털 사운드의 압축방식)
디지털 사운드의 파일 포맷

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




Yamaha 사의 YM-3812 음원 칩 사용

Creative사에서 SoundBlaster카드 발표


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


스피커 4개 + 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

20

5.4 디지털 오디오 시스템

사운드 처리 소프트 웨어


재생 프로그램






오디오 CD, MP3 파일
Win amp
Sonique
거원 제트 오디오

21

5.4 디지털 오디오 시스템

디지털 사운드 압축방식 (생략)





ADPCM
A-law, µ-law
TrueSpeech
MP3 또는 MPEG Layer 3

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
23

5.4 디지털 오디오 시스템



Real Audio (.ra, .rm)



RealNetworks 사에서 개발, 스트리밍 기술로 실시간 사운드 전송
SureStreaming이라는 기술로 항상 최적의 음질을 재생




ASF(Advanced Streaming Format)





접속시 대역폭이 동적으로 변함에 따라 음질도 동적으로 변화

인텔이 개발한 멀티미디어 파일 형식, 스트리밍 방식
통합 멀티미디어 파일: 오디오, 비디오, 이미지, 프로그램도 포함

WMA (Windows Media Audio)



마이크로소프트가 개발한 스트리밍 방식의 오디오 파일 형식
비디오 파일은 WMV
24

5.5 입체음향






개요
입체음향의 원리
(입체음향의 생성 방식)
(입체음향의 재생)
(발전동향)




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)
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

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
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

29

5.6 미디(MIDI)






시스템의 구성
하드웨어 장비
(미디의 표준 모드)
미디의 소프트웨어
(미디 파일의 종류)
[시연]
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



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


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



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

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

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

36