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이머시브 오디오

Immersive, 입체음향

이머시브 오디오(Immersive Audio)는 청취자를 사운드 환경의 깊숙한 곳으로 끌어들이는 오디오 체험을 제공하는 기술음향 형식을 나타냅니다. 이러한 기술은 공간 감각, 입체감, 현실감을 증강시켜 일반적인 오디오 청취 경험을 뛰어넘어 더 몰입적인 환경을 제공합니다. 이머시브 오디오는 다양한 분야에서 사용되며, 주로 영화, 비디오 게임, 가상 현실(VR), 환경 소리 설계, 음악 프로덕션 등에서 활용됩니다.

이머시브 오디오의 핵심 요소와 특징은 다음과 같습니다:

  1. 공간성: 이머시브 오디오사운드를 공간 내에서 정확하게 위치시키는 기술을 사용합니다. 이를 통해 청취자는 사운드가 어디에서 나오는지를 더 명확하게 인식할 수 있으며, 입체감 있는 사운드 환경을 경험할 수 있습니다.
  2. 입체감: 이머시브 오디오사운드를 위아래, 앞뒤, 좌우 등 다양한 방향에서 전달하여 입체적인 사운드 환경을 조성합니다. 이는 듣는 이로 하여금 더 현실적이고 몰입감 있는 경험을 만들어냅니다.
  3. 개인화: 일부 이머시브 오디오 시스템은 청취자의 위치나 환경에 따라 사운드를 조절할 수 있어 맞춤형 청취 경험을 제공합니다.
  4. 음향 환경의 창조: 음향 작가와 엔지니어들은 이머시브 오디오를 사용하여 특정 장면이나 환경의 사운드를 창조하거나 조작할 수 있습니다. 이는 영화나 게임에서 감정 전달이나 스토리텔링을 향상시키는 데 유용합니다.
  5. VR 및 AR: 가상 현실(VR) 및 증강 현실(AR) 응용 프로그램에서 이머시브 오디오는 현실감 있는 가상 환경을 만들기 위해 중요한 역할을 합니다. 청취자가 가상 세계에서 사운드의 위치와 방향을 실제로 경험할 수 있습니다.

이머시브 오디오는 다양한 분야에서 오디오 체험을 혁신하고 확장시키는 중요한 기술 중 하나로 간주되며, 기술의 발전과 함께 더욱 현실적이고 몰입감 있는 사운드 환경을 제공할 것으로 예상됩니다.

Immersive Audio

Immersive Audio, 3D Audio

Immersive audio refers to the technology and audio format that provides listeners with an audio experience that immerses them deep into the sound environment. These technologies enhance spatial perception, depth, and realism, going beyond the typical audio listening experience to provide a more immersive environment. Immersive audio is used in various fields, primarily in film, video games, virtual reality (VR), environmental sound design, music production, and more.

Key elements and features of immersive audio include:

- Spatiality: Immersive audio employs technology to precisely position sound within a space. This allows listeners to have a clearer understanding of where sounds are originating from, resulting in a more immersive sound environment.

- 3D Sound: Immersive audio delivers sound from various directions, including above, below, front, back, left, and right, creating a three-dimensional sound environment. This provides a more realistic and immersive experience.

- Personalization: Some immersive audio systems can adjust sound based on the listener's position or environment, offering a tailored listening experience.

- Soundscape Creation: Sound designers and technicians can use immersive audio to create or manipulate sounds for specific scenes or environments. This is useful for enhancing emotional delivery and storytelling in movies or games.

- VR and AR: In virtual reality (VR) and augmented reality (AR) applications, immersive audio plays a crucial role in creating realistic virtual environments. Listeners can experience the actual locations and directions of sounds in virtual worlds.

Immersive audio is considered a vital technology for innovating and expanding audio experiences across various fields. As technology advances, it is expected to provide even more realistic and immersive sound environments.

앰비소닉

앰비소닉은 3차원 공간에 대한 이머시브 오디오 포맷이다.1)

스피커의 재생 방법에 대해서는 결정되어 있지 않고, B-format 이라는 방식을 통해 청취자가 사용하는 스피커 셋업2)으로 소리디코딩하는 방법을 사용한다. 따라서 앰비소닉으로 제작된 트랙이나, 앰비소닉으로 녹음트랙은 청취자가 어떤 포맷의 청취 환경을 가지고 있더라도 모두 재생할 수 있는 유연성을 가진다.

앰비소닉은 1970년대에 영국 British National Research Development Corporation에 의해 만들어졌지만, A-format 을 B-format 으로 컨버팅하는 장치도 필요하고, B-format을 재생하는 스피커 시스템에 맞춰 디코딩하는 장치도 추가되야 하는 비용적, 기술적 추가 요구사항이 많아 당시에는 각광 받지 못했다.3) 하지만 근래에 들어 VR이나 입체음향4) 수요가 증가하고, DSP 나 CPU를 이용하여 소프트웨어를 통한 컨버팅, 디코딩이 쉬워지고 구현 비용이 줄어듦에 따라 다시 주목 받고 있다.

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Dolby Atmos

기존의 평면 음장서라운드에서 한단계 더 발전하여 입체음향(이머시브 오디오)를 구현한다. 또한 기존의 Channel based 방식에 Object based5)방식이 추가되어 동작한다.

Dolby Atmos 스피커 셋업

Dolby Atmos 셋업은 기존 5.1 채널이나 7.1 채널에 해당하는 Dolby 서라운드 포맷에 천정에 스피커6)를 추가하는 형식을 말한다. 따라서 소리의 전후 좌우에 대한 음장소리의 높이에 대한 음장이 추가 된다. 청취자는 이머시브 오디오를 들을 수 있다.
스피커 배치에는 7.1 서라운드에 천정 스피커 2개를 추가 하면 7.1.2 와 같이 부르게 되며, 베이직 Dolby Atmos 셋업(5.1.2 & 7.1.2), 레퍼런스 Dolby Atmos 셋업(5.1.4 & 7.1.4), 대형 Dolby Atmos 셋업(9.1.4)이 있다.

추가로 헤드폰 셋업으로 Dolby Atmos 헤드폰(바이노럴) 등이 있다.


베이직 Dolby Atmos 스피커 셋업

5.1.2

7.1.2

레퍼런스 Dolby Atmos 스피커 셋업

5.1.4

7.1.4

대형 Dolby Atmos 스피커 셋업

9.1.2 시스템은 7.1.2 배치에 프론트 와이드 스피커 2개를 추가한다.

Dolby Atmos 헤드폰

Dolby Atmos헤드폰 바이노럴 컨버팅에 대한 내용이 포함되어 있어 일반 스테레오 헤드폰/이어폰으로 Dolby Atmos를 재생하면, 이머시브 오디오를 일반 스테레오 헤드폰/이어폰으로 듣는 것이 가능하다. 주로 게임에서 사운드 플레이 용으로도 많이 쓰인다.

Dolby Atmos 헤드폰이 최초로 적용된 게임은 Blizzard사의 OverWatch 이다.7)

Dolby Atmos 시네마

객체 기반(Object based)

Object Oriented, 객체 지향 → Object based, 오브젝트 기반8)

기존의 Dolby Digital 5.1 채널, Dolby Digital Plus 7.1 채널은 소스 채널 갯수가 스피커 셋업과 일치하는 Channel based이다.

Dolby AtmosADM 파일 포맷을 사용하며 이 안의 128개의 트랙을 통해 BED 채널과 Object 채널을 담는다.

  • BED : Channel based
  • Object : Object based

Dolby Atmos다운믹스 기능이 있어서, 스피커 셋업에 대한 하위 호환성을 지원한다. 즉 Dolby Atmos로 제작된 컨텐츠는 일반 서라운드 시스템에서도 동작하고, 일반 스테레오 스피커 시스템에서도 동작하며, 심지어 헤드폰에서는 이머시브 오디오를 재현 가능한 바이노럴 재생을 지원한다. 하지만, 일반 서라운드스테레오로 재생되는 다운믹스는 천정 스피커가 없기 때문에 입체음향(이머시브 오디오)을 재현하지는 못한다.

ADM Authoring for Dolby Atmos

ADM Authoring for Dolby AtmosADM 파일을 만들기 위한 기능을 뜻한다.

ADM Authoring for Dolby Atmos 기능이 있는 DAWCubase Pro9), Nuendo, Logic Pro X, Pro Tools 등이 있다.

Cubase Pro 12 의 Dolby Atmos 설정 방법

Renderer for Dolby Atmos

Dolby Atmos 사운드를 듣기 위한 수단.

DAW 에서는 Dolby Atmos 스피커 셋업을 가진 아웃풋 버스에 해당 렌더러 플러그인인서트하여 사용한다. DAW 에서 ADM Authoring 기능을 통해 지정된 128개의 Bed 와 Object 채널과 해당 채널들의 위치 정보 메타데이터를 직접 전달받아 아웃풋 버스Dolby Atmos 스피커 셋업에 맞게 렌더링해서 출력해준다.

BED 그룹은 7.1.2 채널까지 설정되는 버스를 통하므로 BED 그룹으로 라우팅되는 채널 소스들의 패닝은 자연스럽게 잘 표현된다. 하지만 Object 소스들은 버스없이 바로 Dolby Renderer로 직접 라우팅되기 때문에 Dolby Renderer가 그 소스들의 패닝을 표현하기 위해서는 패닝 정보를 전달받아야한다. 그래서 Object 채널들은 패닝 정보를 전달하기 위해 메타데이터를 추가로 사용한다.


Atmos 사운드 제작
DAW 채널ADM Authoring for Dolby Atmos → Atmos Renderer → 스피커헤드폰

ADM 파일 제작
DAW 채널ADM Authoring for Dolby Atmos → Export ADM file

Atmos 사운드 감상
ADM 파일 → Atmos Renderer → 스피커헤드폰

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Object type

https://support.apple.com/ko-kr/guide/logicpro/lgcp73f9b9ac/mac

https://professional.dolby.com/content-creation/dolby-atmos-tutorial-series/

BED

Dolby Renderer 플러그인은 일반 입력이 막혀있다. 따라서, Dolby renderer 플러그인을 걸은 메인 아웃풋 버스에서 패닝이나 버스를 이용한 프로세싱이 되지 않는다. 따라서, 패닝 표현이나 버스 프로세싱 등의 일반적인 버스의 역할을 하기 위해 BED 라는 버스를 따로 만들어서 사용하게 되고, Bed 버스출력Dolby renderer로 라우팅된다.10)

Channel Based

BED로 설정하는 버스 예시

  • 대화 : 2.0
  • Music : 7.1.2
  • BGM : 5.1
Object

Object Based, 메타데이터

Object는 모노 또는 스테레오 채널이 가능하다.
Object로 설정된 채널들은 다른 일반 채널들과 다르게 Bed Group 채널라우팅되지 않고 Dolby Renderer로 직접 라우팅된다.11)

Object는 버스를 거치지 않고 모노, 스테레오 상태로 바로 Dolby Renderer 플러그인으로 라우팅되기 때문에 일반적인 방법으로는 패닝이 되지 않는다. 따라서 Dolby Renderer에서 Object 채널패닝 데이터를 받아서 Dolby Renderer에서 직접 패닝을 표현한다. 그래서 패닝 정보를 담은 메타데이터가 같이 필요하다.

Object로 설정하는 채널 예시

Export ADM file

ADM 파일로 Export한다.

ADM BWF

Audio Definition Model, 확장자 .WAV

Dolby Atmos의 객체 기반 오디오 파일 형식 128채널 까지의 멀티 트랙이 가능하다. 내부에 128개의 Bed, Object 트랙과 Object의 위치 및 이동 정보에 대한 메타데이터가 들어있다.

애플 뮤직과 같은 Dolby Atmos를 지원하는 음원 스트리밍 플랫폼퍼블리싱하기 위해서는 ADM BWF12) 포맷 파일로 제공해야 한다.

이 파일을 모니터링 해보기 위해서는 Dolby Reference Player가 필요하다.

Dobly Atmos 전송 방식

마스터링

Dolby Atmos마스터 파일은 ADM BWF 파일13)이고, ADM BWF 안에는 128채널로 구성된 BED와 Object channel이 들어있다.

유통, 스트리밍

ADM BWF 파일은 아래와 같이 인코딩 되어 유통 또는 스트리밍된다.

재생기기에서 출력

각각의 방식으로 인코딩된 최대 12채널(11.1) 또는 16채널(15.1) 데이터는 다시 Dolby Atmos 재생기기에 내장된 렌더러를 통해 다양한 스피커 포맷(모노, 스테레오,서라운드, Atmos)이나 바이노럴(스테레오 헤드폰)으로 렌더링되어 출력된다.

대부분의 컨슈머 기기들에서는 보통 16 채널이 전송 가능한 HDMI eARC 연결을 통해 Dolby Atmos 사운드바나 Dolby Atmos 스피커 시스템(돌비 시네마 프로세서 등)의 다양한 포맷(스테레오, 서라운드, Atmos)에 맞게 다운믹스되어 재생된다.

보통 Dolby Atmos 영상 미디어사운드바를 통해서 재생하는 경우가 많고, 음악 청취는 헤드폰 바이노럴을 통해서 재생하는 경우가 많다. 컨슈머 환경에서 Dolby Atmos를 듣는 방법은 사운드바, 헤드폰 또는 Dolby Atmos를 지원하는 리시버 이외에는 알려진 수단이 거의 없다.16)

Blu-Ray

Blu-Ray 디스크는 Dolby TrueHD17)를 사용하여 Dolby Atmos를 제공한다. 하지만 Dolby Atmos의 128(Object, BED) 채널이 전부 담겨 있는 것은 아니다. 최대 16 채널채널로 사전에 렌더링된 TrueHD 코덱으로 인코딩미디어가 제공된다. Dolby Atmos를 지원하는 리시버 또는 사운드바는 이 16 채널 소스를 자신의 스피커 셋업에 맞게 다운믹스하여 재생한다.

Dolby TrueHD는 최대 15.1 채널오디오 채널이 가능하고, 24-bit 192kHz의 해상도까지 지원된다. 무손실 압축 오디오 코덱이며, 최대 전송률은 18,000kbps이다.

하지만, Blu-Ray를 통한 음원의 유통은 거의없다.

스트리밍

방송 및 스트리밍 서비스는 주로 Dolby Digital Plus를 사용하여 Dolby Atmos를 제공한다.

애플 뮤직의 경우 스트리밍 서버에서 먼저 스트리밍 받는 재생기기의 Dolby Atmos 셋업의 정보를 읽는다. 그리고 나서 스트리밍 서버에 내장된 DSP 서버의 Dolby Atmos 렌더러를 이용하여 128개의 오브젝트가 담긴 ADM 파일을 최대 12채널(11.1) 또는 16채널(15.1)의 E-AC-3 코덱18)으로 인코딩하여 재생기기로 스트리밍한다. 재생기기는 자체 스피커 포맷에 맞게 다운믹스하여 재생한다.

Dolby Atmos 헤드폰의 경우는 스트리밍 서버에서 바이노럴(2 채널)로 사전 렌더링하여 스트리밍한다.

Dolby Digital Plus의 코덱인 E-AC-3 는 최대 15.1 채널오디오 채널이 가능하다. 손실 압축 오디오 코덱이며, 최대 전송률은 6144kbps 이다.19)

이러한 이유로 Dolby Atmos 사운드바나 스피커 시스템으로 16채널 렌더링 데이터를 스트리밍하는 경우는 손실률이 높을 수 있다. 2 채널 전송인 Dolby Atmos 바이노럴 헤드폰인 경우에는 손실률은 높지 않다. 이러한 음질 손실 문제가 최근 크게 문제되고 있다. 오히려 Dolby Atmos헤드폰 바이노럴로 듣는 것이 훨씬 더 좋을 수 있다. 같은 비트레이트 제한으로 16 채널을 전송하는 것보다 2 채널을 전송하는 것이 음질의 충실도가 높기 때문이다.


스페이셜

Spatial, 공간음향

Space + tial = 스페이셜20)

스페이셜 오디오(공간음향)는 음향기술의 한 분야로서, 청취자에게 현실적이고 입체적인 음향 경험을 제공하는 기술입니다. 일반적인 스테레오 음향과 달리, 공간음향음원을 일반적으로 채널이 아닌 3차원 공간상의 위치로 표현하여 음향의 위치, 거리, 방향, 규모 등을 신축적으로 조작합니다.

공간음향은 다양한 응용 분야에서 사용됩니다. 예를 들어, 영화, 게임, 가상 현실(VR), 증강 현실(AR), 음악 제작 등에서 입체적인 음향 경험을 제공하고 현실적인 환경 재현을 목표로 합니다. 이러한 목표를 달성하기 위해 공간음향은 다양한 기술과 기법을 사용합니다.

공간음향의 주요 기술 중 하나는 입체음향 렌더링입니다. 이를 위해 다중 채널 오디오 시스템, 헤드폰, 스피커 어레이 등을 사용하여 입체적인 음향 재생이 이루어집니다. 또한, 음원의 위치와 움직임을 추적하고 실시간으로 조절하기 위해 센서, 위치 추정 기술, 신호 처리 기술 등이 사용됩니다.

공간음향은 청취자에게 더욱 현실적이고 몰입감 있는 음향 경험을 제공합니다. 예를 들어, 영화에서 주인공이 청중을 향해 달려오는 장면이 있다면, 공간음향은 그 움직임을 음향적으로 재현하여 청중에게 실감나고 몰입감 있는 경험을 제공합니다. 이를 통해 음향적으로 더욱 다양한 표현과 환경 재현이 가능해지며, 청취자의 감정과 감동을 더욱 풍부하게 전달할 수 있습니다.

→ 더 읽기...

1)
앰비소닉 녹음의 기본 개념은 스테레오 마이킹 방식 중에서 Blumlein 마이킹 개념에서부터 출발한다.
2)
모노, 스테레오, Quad, 5.1, 7.1, Dolby Atmos
3)
청취자, 즉 클라이언트 쪽 장비가 비용이 많이들고 비대해진다. 이렇게 되면 일반 대중에게 보급이 어려워진다. 역사를 보면 테입 재생기, MP3 등, 클라이언트 비용이 적은 포맷들만 대중화가 잘 된다.
4)
메타버스
5)
Object based의 최고의 장점은 Wwise와 같은 게임 오디오 제작 툴이나 3D 그래픽 제작 툴과의 통합이 쉬워진다는 점이다.
6)
또는 천정을 향해 쏘는 스피커, 소리가 천장에서 반사되어 내려온다.
8)
프로그래밍의 방식인 객체 지향이라는 용어와 햇갈리는 사람들 상당히 많음.
9)
12버전부터
10)
Dolby Renderer 플러그인은 128개의 사이드체인 입력이 있다. 기술적으로 BED 그룹 채널은 이 사이드체인 입력으로 라우팅된다.
11)
Dolby Renderer 플러그인은 일반 입력이 막혀있고, 128개의 사이드체인 입력이 있습니다. 기술적으로 각각의 오브젝트 채널들은 이 각각의 사이드체인 입력으로 라우팅됩니다.
12)
Broadcast wave file
13)
또는 대안으로 DAMF 파일
15)
최대 12채널(11.1) 또는 16채널(15.1) 데이터
16)
Dolby Atmos를 지원하는 리시버나 사운드바도 사실 상당히 고가의 제품들이기 때문에, 대중들은 헤드폰 바이노럴 재생으로 감상하는 경우가 대부분일 수 밖에 없다.
17)
용량을 줄여야 할 때는, 대안으로 Dolby Digital Plus 사용
19)
하지만 스트리밍 업체마다 최대 전송률이 다를 수 있다. 애플 뮤직은 600~700kbps비트레이트로 스트리밍한다.
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음향/audio_format/immersive/start.txt · 마지막으로 수정됨: 2024/03/01 저자 정승환