It is almost impossible to generate the sound field effect in real time with the time-domain linear convolution because of its large multiplication operation requirement. To solve this, three methods are introduced to reduce the number of multiplication operations in this paper.
Firstly, the time-domain linear convolution is replaced with the frequency-domain circular convolution. In other words, the linear convolution result can be derived from that of the circular convolution and the convolution process is changed into the multiplication one. This technique reduces the number of multiplication operations remarkably. Secondly, a subframe concept is introduced, i.e., one original frame is divided into several subframes. Then the FFT is executed for each subframe and, as a result, the number of multiplication operations can be reduced. Finally, the QFT(Quick Fourier Transform) is used in stead of the FFT.
By combining all the above three methods into our final the SFE generation algorithm, the number of computations are reduced sufficiently and the real-time SFE generation becomes possible with a general PC.
일반적으로 음장효과는 원 신호와 룸 임펄스간에 선형 복적분을 수행함으로써 얻어 질 수 있다. 그러나 이는 엄청난 양의 곱셈을 필요로 하기 때문에 실시간 구현이 어렵다. 이를 해결하기 위한 기존의 방법으로 룸 임펄스의 데이터를 일정한 기준에 의해 삭제 하여 선형 복적분을 수행함으로써 곱의 연산량을 줄일 수 있었다. 그러나 룸 임펄스의 정보가 상실된 상태에서 음장효과의 구현은 룸 임펄스가 가지고 있는 특성을 충분히 반영해주지 못하는 단점을 발생 시킨다. 본 논문에서는 연산량을 줄임과 동시에 룸 임펄스의 특성을 손상시키지 않고 음장효과를 구현 하는 알고리즘을 제안 할 것 이다. 제안된 알고리즘은 크게 세가지 부분으로 나누어진다. 첫 번째 방법은 우리는 이미 시간영역에서의 복적분은 주파수 영역에서의 곱셈과 동일하다는 것을 알고 있으며 여기서 시간영역에서의 복적분은 순환 복적분이라는 것을 알고 있다. 그러므로 우리는 순환 복적분의 결과로부터 선형 복적분의 결과를 얻어 냄으로써 음장효과를 구현 할 수 있고 또한 엄청난 양의 곱의 연산량을 줄 일 수 있다. 두 번째 방법은 하나의 신호를 여러개의 신호의 그룹으로 나누어 줌으로써 주파수 영역으로의 전환시 발생하는 곱의 연산량을 줄일 수 있다. 세 번째 방법은 FFT 대신에 QFT를 사용함으로써 곱의 연산량을 줄일 수 있다. 제안된 알고리즘을 이용하여 음장효과를 구현한 결과 약 280배의 연산 시간을 줄 일수 있었다. 여기서 중요한 것은 QFT의 크기를 얼마로 정하는가에 따라 실행 시간이 달라진다는 것이다. QFT의 크기가 작을수록 QFT를 수행 하기위한 실행 시간은 줄어드는 반면 QFT를 제외한 실행 기간은 증가한다. 또한 QFT의 크기가 임계값을 넘어 가게 되면 다시 실행 시간이 증가하는 현상을 보였다. 그러므로 우리는 적절한 QFT의 크기를 결정해줘야 한다.
본 논문에서 제안된 알고리즘을 이용하여 음장효과를 구현 할 경우 룸 임펄스의 특성을 충분히 반영 해줄 수 있었으며 실시간 구현도 가능케 하였다.
