[멀티미디어공학] 4. 소리의 인지, 5. 소리의 특성 정리

• 파동이란 
  • 공간이나 물질의 한 부분에서 생긴 주기적인 진동 이 시간의 흐름에 따라 주위로 퍼져 나가는 현상
  • 일반적으로 에너지 전달의 한 형태
  • 역학적 파동
    • 파동의 한 종류로 매질의 물리적 변형과 이러한 변형으로부터 발생하는 복원력에 의하여 전파되는 파동
    • 실질적으로 공기 분자가 이동하지는 않으면서 진동은 공기 분자들을 따라 퍼져 나가게 함
    • 횡파(가로 파동)
      • 파동의 진행방향에 수직으로 매질의 변위가 발생하는 파동
    • 종파(세로 파동)
      • 파동의 진행 방향과 나란한 방향으로 매질의 변위가 발생하는 파동
      • 공기를 가득 채운 긴 관의 피스톤을 움직여 음파를 발생시킴
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• 파동의 성질
  • 반사 reflection
    • 다른 두 매질의 경계에서 다른 매질로 진행하지 않고 진행 방향이 변경되는 현상
  • 회절 diffraction
    • 장애물에 틈이 있는 경우 틈을 지나 휘어져 진행하는 현상
    • 틈과 파동의 파장 차이가 클수록 더 크게 휘어지게 되면, 틈이 작을수록 휘어짐이 더 강하게 일어나는 현상
  • 굴절 refraction
    • 다른 두 매질의 경계에서 파동의 진행 속도의 차이로 인해 진행 방향이 변하는(꺽이는) 현상

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소리의 인지 > 청각기관의 구조 (노션 정리 참고) (외이 , 중이, 내이)

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소리의 7 기본요소

• 1. 소리의 크기
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p1, p0 는 크기를 나타내는 단위이며 에너지로 변화하기 위해 제곱으로 표시

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  • 사람의 귀가 인지하는 소리의 크기
    • 라우드니스(Loudness)
    • 단위: Phon
      • 주파수에 따라 다르며, 3~4kHz에서 가장 민감
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• 2. 소리의 높이
  • 피치(pitch)로 표현
    • 주파수와 음계상에서의 상대적인 위치 모두 관련
    • 소리를 듣는 사람이 어떠한 음이라고 말하는 것이 가능하도록 하는 것
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하나의 옥타브는 주파수가 두 배로 되는 것을 의미

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    • 하모닉스
      • 기저톤(기저주파수를 갖는 톤) 주파수의 정수배가 되는 주파수를 갖는 톤들의 모음
      • 악기에서 하나의 음을 연주하면 정해진 음의 주파수를 가지는 기저톤과 하모닉스 발생
      • 기저주파수의 정수배가 아닌 주파수를 갖는 톤을 섞으면, 정해진 음이 아닌 다른 음이 섞여 더 복잡한 소리를 내게 됨
      • 한 두 톤이 생략되었다고 한다면 우리의 두뇌는 그 톤을 임의로 만들어내 그 톤이 존재하는 것으로 인
    • 기저막
      • 달팽이관의 바닥을 이루는 막
      • 다양한 넓이와 길이를 갖는 수천 개의 단단한 탄력 섬유로 구성
      • • 난원창에서 멀어질수록 기저막의 폭과 유연성이 증가
        • 기저막의 진동은 소리의 주파수가 높을수록 난원창에 가까운 부분에서 그 정점이 나타남
        • 주파수가 낮을수록 난원창에서 먼 부분에 진동의 정점이 나타남
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• 3. 소리의 색
  • 악기 또는 사람마다 다른 음색을 가짐
  • 음색의 요인
    • 주파수 성분의 구성 또는 하모닉스
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    • 스펙트럼
      • 소리를 구성하는 정현파들의 정보, 주파수와 관련된 정보
      • 이산 푸리에 변화, FFT로 구할 수 있음
      • 악기들이 같은 음을 연주한다 하더라도 각 기음과 배음의 크기가 다르므로, 그 음색이 다름
    • 엔벌로프 (Envelope)
      • 시간의 흐름에 따라 소리의 크기가 변하는 것
      • 악기마다 형태는 다르지만 대체적으로 유사한 형태의 엔벌로프가 구성됨, 악기에 따라 엔벌로프 모양이 달라짐

attack, decay, sustain, release

• 4. 소리의 공간감
  • 음원으로부터 출발한 음파가 여러 경로를 통하여 목적지에 시간차이를 두고 도착할때 발생하는 위상차(또는 지연)와 음압의 감쇠로 인하여 생기는 현상
• 5. 소리의 윤곽
  • 멜로디의 전체적인 모양
  • 음의 높낮이에 대한 고려 없이 올라갔다는 사실과 내려갔다는 사실만을 고려하여 만든 패턴
  • 허밍은 정확도가 떨어진다는 가정하에 검색하는 특징소로 많이 활용

• 6. 리듬
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• 7. 템포
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• 시간마스킹
  • 큰 소리가 나면 청각기관이 회복되는데 걸리는 시간으로 인하여 그보다 작은 소리들이 일정 시간 동안 들리지 않게 되는 현상
  • 소리(mask tone)이 클수록 더 오래 지속됨

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• 음원의 방향 인지
  • Interaural Intensity Difference(IID)
    • 두 귀에 도착하는 소리 크기의 차이
    • 소리가 큰 쪽에 음원이 가까이 있다고 느낌
  • Interaural Time Difference (ITD)
    • 두 귀에 도착하는 소리 시간의 차이
    • 소리가 빨리 도착하는 쪽에 음원이 가까이 있다고 느낌
  • 칵테일 파티 효과 : 많은 자극들 중 훤하는 하나의 청각적 자극을 골라서 집중
  • 선행음 효과 : 두 소리가 메아리처름 짧은 시간 간격으로 들릴 때, 첫 번째 소리를 인지하는 음원의 위치로 결정
• ITD 와 선행음 효과의 차이 : 선행음 효과는 시차가 다른 소리를 듣는 것이고, ITD는 시차는 같으나 음원이 귀에 도착 시간에 차이가 있는 것

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• 웨버의 법칙
  • 원 자극의 강도가 크면 강도의 변화가 커야 동일한 자극의 변화를 느낌

오디오 신호의 비선형 양자화 하는 근거