[멀티미디어 배움터 2.0] 4장 사운드 처리 기술 연습문제 - 괄호 넣기, 주관식

  

 

[괄호넣기]

4-1) ( MIDI )는 전자 악기와 컴퓨터 간에 정보를 전송하기 위해 만든 통신 프로토콜로서 음악을 표현하기 위해 사용된다. ( MIDI )는 음 자체에 대한 파형정보를 가지고 있는 것이 아니라 음을 연주하는 방법과 연주시기 등에 대한 정보를 가지고 있다.

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4-2) 사운드는 음의 높낮이와 관련성이 있는 ( 주파수 ), 음의 크기와 관련이 있는 진폭, 각 음의 특성인 음색(Tone Color)의 세 가지 요소로 구성된다.

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4-3) 일반적으로 사람이 낼 수 있는 주파수대는 약 100Hz~6KHz이다. 또한 가청 주파수대는 약 ( 20Hz~20KHz ) 사이이고, 사람의 청각은 1KHz~6KHz에서 가장 민감하다.

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4-4) 일상적인 사운드는 아날로그 형태인데, 컴퓨터에서 처리하기 위해서는 디지털의 형태로 변환되어야 한다.

이러한 작업은 ( ADC 장치 ) 에서 이루어지는데, 여기서 표본화 및 양자화 과정을 거쳐서 디지털 형태로 출력이 된다.

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4-5) 나이키스트 정리가 실제로 적용된 예로 우리가 많이 듣고 있는 음악 CD의 경우 표본화율은 44.1KHz이다.

그러므로 여기서 재생할 수 있는 최고 주파수는 ( 22.05KHz ) 가 된다.

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4-6) 아날로그 사운드를 표본화된 각 점에서의 값을 표현하기 위해서는 그 값을 어느 정도의 정밀도로 표현할지를 결정해야 한다. 이러한 정밀도는 바로 그 값을 표현하는 비트 수와 연관된다. 예를 들어, 8bit로 양자화를 하면 256단계로 값을 표현할 수 있지만, 16bit로 양자화를 하면 더 세밀한 ( 65,536 ) 단계로 값을 표현할 수 있다.

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4-7) 우리가 듣는 음악 CD의 경우 한 시점에서 음의 값을16 비트로 표현하고 있다. 이때 표본화하는 정밀도를 ( 음의 해상도 ) 라고 한다.

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4-8) ( MP3 ) 는 동영상 압축 표준인 MPEG에서 오디오 부분의 압축을 의미하며 손실 압축방식이다. 현재 MPEG-1과 MPEG-2가 사용되고 있는데 오디오 부분에서는 MPEG-1의 Layer 3이 ( MP3 ) 라는 이름으로 많이 사용되고 있고, MPEG-2의 오디오 부분인 AAC도 사용되기 시작하였다.

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4-9) ( 입체음향 ) 이란 음원이 존재하는 공간에 직접 위치하지 않은 청취자가 재생된 음향을 들었을 때 음향으로부터 공간적 단서(방향감, 거리감 및 공간감)를 지각할 수 있는 음향을 의미한다.

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4-10) ( 머리 전달함수 ) 는 무반향실 내에서 가짜머리를 이용하여 여러 각도에 배치한 스피커에서 나오는 음들을 녹음하여 푸리에 변환한 것을 의미한다. ( 머리 전달함수 ) 는 소리가 들어오는 각도에 따라 달라지기 때문에 여러 위치에서 나오는 음들에 대해 머리 전달함수를 측정하고 이를 데이터베이스로 구축한다.

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[주관식]

4-1) 5분 길이의 CD 음악을 표본화율 44.1KHz, 해상도 16bits, 스테레오 모드, PCM 방식으로 저장할 때 사운드 파일의 크기를 구하라. 여기서 표본화율을 44.1KHz로 정하는 이유를 설명하라.

→ 52.5MB, 사람의 귀가 20KHz 이상의 사운드는 감지할 수 없기 때문에

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4-2) 이미지(Image)의 디지털화 과정에서 표본화와 양자화는 무엇을 의미하는가? 또한, 사운드의 디지털화 과정에서 발생하는 표본화와 양자화의 의미는 무엇인가?

→ 표본화 : 위치를 나타내는 연속적인 데이터를 일정 간격으로 나누는 작업

양자화 : 각 위치에서 표현되는 색상 값의 일정 범위를 대표하는 값으로 근사시킴으로써 불연속화하는 작업

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4-3) 사운드의 표본화 과정에서 나이키스트 정리가 무엇인지 설명하고, 최고주파수 22.05KHz를 원음 그대로 표본화하기 위한 표본화율은?

→ 원음 재생을 위한 최소한의 표본화율을 정의, 44.1KHz

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4-4) 디지털 사운드 압축방식 MP3는 무엇이며, 그 압축 원리에 대하여 설명하라.

→ MP3는 동영상 압축 표준인 MPEG에서 오디오 부분의 압축을 의미하며 손실 압축방식이다.​

MP3 압축 방법은 20Hz ~ 20KHz 가청주파수 영역을 동일한 길이의 32개의 서브밴드로 나누고 각 서브밴드를 18개로 구분한다. 18개중 가장 큰 음을 해당 서브밴드의 대표음으로 선택하고, 대표음의 마스킹으로 인하여 가려지는 음들을 삭제한다. 이러한 과정을 32개의 서브밴드에 반복 적용한다.

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4-5) 입체음향에서 머리 전달함수(HRTF: Head-Related Transfer Function)란 무엇인가?

→ 머리 전달함수는 무반향실 내에서 가짜머리를 이용하여 여러 각도에 배치한 스피커에서 나오는 음들을 녹음하여 푸리에 변환한 것을 의미한다.

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4-6) Wave 파일과 Midi 파일의 차이점을 설명하고 그 활용 분야와 파일의 크기를 비교하.라

→ Wave : 윈도우 환경에서의 기본적인 사운드 파일

PC환경에서 사운드 표준 포맷으로 공동 개발한 포맷. 머리 부분에서 압축방식, 표본화율 등의 정보를 설정하고, 몸체부분에서는 머리 부분에서 정의한 형식에 맞추어 사운드 데이터를 저장

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4-7) 아날로그 사운드 파형은 표본화, 양자화 및 부호화 과정을 거쳐 디지털 사운드로 변환된다. 원음의 최고 주파수가 20KHz이고 길이가 3분인 스테레오 음악파일을 16bit 양자화과정을 거쳐 PCM 파일로 저장하려 한다. 이때, 생성되는 PCM 음악파일의 크기를 구하고 그 과정을 설명하라.

→ 40000x16x2x180,

표본화율과 해상도 결정 -> 표본화율 보다 높은 고주파 성분 제거(전처리 필터) -> ADC에서 아날로그 신호를 표본화.양자화.부호화 -> 부호화한 디지털 정보를 DSP에서 편집, 가공 -> 출력시에는 DAC를 거쳐 디지털 파형을 아날로그 파형으로 변환 -> 고주파 성분을 제거하기 위하여 후처리 필터 통과

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4-8) 디지털 사운드의 압축과 코딩 방식에는 종류와 상황에 따라 여러가지가 존재한다. 사운드의 종류를 나열하고 각 경우에 어떠한 사운드 코딩 방식이 가장 적절한지 설명하라.

→ ADPCM : 32kbps에서 음성을 전송하기 위한 방식

A-Law : 작은 소리에 많은 양자화 비트를 할당하고 큰 소리에 적은 양자화 비트를 할당하는 비균등 코딩

MP3

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4-9) 입체음향을 정의하고 입체음향이 어떤 분야에서 가장 유용하게 쓰일 수 있는지 알아보자.

→ 입체음향이란 음원이 존재하는 공간에 직접 위치하지 않은 청취자가 재생된 음향을 들었을 때 음향으로부터 공간적 단서(방향감, 거리감 및 공간감)를 지각할 수 있는 음향을 의미한다.

오래 전부터 영화에서 활용되었지만, 최근에는 컴퓨터 게임에서 유용하게 사용된다.