회절 (Diffraction)

회절은 음파가 작은 장애물에 부딪힐 때, 또는 큰 장애물이나 열린 공간의 모서리에 부딪힐 때 발생하며, 이 때 음파는 부딪힌 곳을 중심으로 휘어집니다. 이는 열린 공간(포털)을 통해 그 공간의 측면으로 전달되는 소리를 나타냅니다. 즉, 리스너는 열린 공간의 바로 정면에 있지 않아도 소리를 들을 수 있습니다. 회절은 게임에서 매우 중요한 역할을 합니다. 플레이어에게 사운드 이미터와 플레이어 사이에 존재하는 경로에 대한 정보를 주기 때문입니다. 다음 표는 오른쪽 상단에서부터 시작해 한 가운데서부터 이어진 한정된 평면(검은 선)에 부딪히는 평면파의 음장(音場, sound field) 구성을 나타내고 있습니다. 이 모서리로 인해 발생하는 변화를 회절(diffraction)이라고 부릅니다. 왼쪽 영역이 View Region(시야 영역)으로서, 평면파가 변하지 않고 그대로 통과하는 영역입니다. 오른쪽 상단은 Reflection Region(리버브 구역)으로, 표면에서 발생한 반향이 입사파와 섞여 구불구불한 패턴을 만들어냅니다. 오른쪽 하단은 Shadow Region(그림자 구역)으로서, 회절이 가장 큰 역할을 하는 곳입니다. 참고로 수치는 근사치입니다. 실제 현실에서는 구역 간 경계에서 이 영역이 계속 이어지며, 입사파에 비해서는 미미할지라도 View Region에서도 모서리 회절이 발생합니다.

여기서 모서리를 점음원으로 간주하고, 이로부터 거리가 멀어짐에 따라 진폭이 감소하게 됩니다. 또한 주파수가 높을수록 낮은 주파수에 비해 진폭이 더 빠르게 감소합니다. 즉, 로우 패스 필터(low-pass filter)로 얼마든지 모델링할 수 있습니다. Wwise Spatial Audio는 두 API를 통해 회절을 모델링합니다. Diffraction 에서 Room과 Portal을 사용해 포털 회절을 어떻게 모델링하는지, 그리고 Using the Geometry API for Simulating Diffraction and Transmission 에서 이미터와 해당 초기 반사의 회절을 모델링하는 데 지오메트리를 어떻게 사용하는지에 대해 확인하세요.

Transmission (전달)

사운드 전달(transmission)은 Wwise Spatial Audio에서 모델링되는 또 다른 관련 음향 현상입니다. 전달은 장애물을 통과하는 사운드 에너지를 말하며, 전달 손실(transmission loss)이라는 용어는 해당 에너지에서 장애물에 의해 소멸되는 부분을 말합니다. 전달은 흡수(absorption)와 구분되는 개념입니다. 흡수는 반사되는 음파에 의해 소멸되는 에너지 부분을 나타냅니다.

두 미디어의 접점에서 발생하는 상호작용은 복잡할 수 있습니다. 반사 에너지와 흡수 에너지 간 비율은 머터리얼 표면의 속성에 의해 정의되는 반면, 전달 에너지와 전달 손실은 장애물의 크기, 모양, 밀도와 관련이 있습니다.

음파가 콘크리트와 같이 밀도가 높은 재질로 된 장애물에 부딪힐 경우, 전달을 통해 리스너에게 도달하는 에너지 비율이 회절에 비해 작을 수 있습니다. 근처에 열린 곳이 있을 경우 특히 더 작습니다. 그러나 이런 열린 공간이 없을 경우, 또는 장애물이 나무나 유리처럼 밀도가 낮은 재질로 된 경우, 전달율이 상당하므로 기뮬레이션하는 것이 중요합니다.

방해와 차단

방해(obstruction)와 차단(occlusion)은 음원과 리스너 사이의 공간이 무언가에 의해 막힐 때 발생합니다. 방해는 부분적으로 막힌 경우이고, 차단은 완전한 막혔을 때를 의미합니다. Spatial Audio를 사용할 때 원하는 효과를 얻으려면 회절(diffraction)과 전달(transmission)이 있는 지오메트리에 중점을 두는 것이 좋습니다. 그러나 Spatial Audio와 함께 방해와 차단을 사용할 수도 있고, 사용하지 않고 사용할 수도 있습니다. 방해와 차단에 대한 더 자세한 정보는 게임에서 정의한 보조 센드의 방해(Obstruction)와 차단(Occlusion) 을 참고하세요.

Room Coupling (공간 결합)

충분한 시간이 지난 후, 소리 이미터의 주변 환경의 음향 속성에 따라 분산 영역을 생성합니다. 게임에서 이는, 일반적으로 연관된 환경을 나타내도록 조정된 매개변수가 있는 리버브 효과를 통해 구현됩니다. 또한 분산 영역은 열린 공간 및 벽을 통과해 리스너의 환경을 활성화하는 곳에 도달합니다. Room coupling(공간 결합)이란, 한 환경 또는 공간에서 다른 공간으로의 음향 에너지 이동, 즉 리버브를 말합니다. 게임에서는 주로 한 공간의 리버브 출력을 다른 공간의 리버브로 전달함으로써 Room coupling을 모델링합니다.

종합 요약

방해(obstruction), 차단(occlusion), 회절(diffraction), 전달(transmission)은 서로 밀접한 관련이 있으며 Spatial Audio의 맥락에서 중요한 방식으로 상호 작용합니다.

요약:

방해(obsctruction)는 오브젝트나 포털이 음원과 리스너 사이의 영역을 부분적으로 막을 때 발생합니다.
차단(occlusion)은 리스너가 무언가에 의해 음원으로부터 완전히 차단됐을 때 발생합니다.
회절(diffraction)은 음파가 장애물을 돌아가며 전달되는 현상을 말합니다.
전달(transmission)은 음파가 장애물을 통과하는 것을 말합니다.
따라서 방해가 발생하는 상황에서는 전달과 회절이 모두 발생합니다. 일부 음파는 장애물 주위를 휘어 지나가고 일부는 장애물을 통과하기 때문입니다. 차단이 발생하는 경우에는 전달만 발생합니다.

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