Report #2심리음향의 효과- 소리의 세계 (Selc) -1. 심리음향효과란?- 심리음향(Psychoacoustics)사람이 물리적 현상인 소리를 듣고 이를 인식하는 과정은 감각적 인식과 동시에 또한 주관적 인식으로써, 단순한 기계적 메카니즘이 아니며, 다른 동물이 소리를 듣고 인지하는 것과도 차이점을 보인다. 같은 소리라도 모든 사람에게 일정한 형태로 인지되지 않으며 각 사람의 주변환경과 경험, 심리상태에 의해 모두 다르게 들리게 되며, 이와 같은 소리의 인식에 대한 연구가 심리음향학이다. 심리음향은 소리정보의 디지털와 압축, 공연장의 사운드 엔지니어링, 명상음악 등 다양한 분야에서 응용되고 있다.(1) 심리음향 변수심리에 영향을 미치는 음향요소로는 음정, 강약, 화성, 리듬, 음색, 가사 등이 있다. 음정이 고음일 경우 자극적인 효과로 신경의 긴장을 유도하며, 삶의 활력을 되찾는데 도움을 주는 작용을 할 수 있고, 저음일 경우 신경의 이완을 유도하여, 긴장을 이완시켜주는 작용을 할 수 있다. 강약의 변화는 개인의 정서상태나 기분의 심리적, 생리적 영향을 준다. 주파수가 다른 음들이 겹쳐서 울리는 화성에서는 협화음과 불협화음에 따라 긴장과 이완을 형성해 가게 된다. 협화음에서도 메이져, 마이너 등의 화음구성에 따라 밝은 느낌, 우울한 느낌등의 정서적 느낌을 받게 된다. 빠르기, 규칙적 박자나 악센트로 특정지어지는 흐름을 일컫는 리듬의 변화에 따라서도 심리적 변화를 느끼게 된다. 심장박동, 호흡과 유사한 느린 박자의 리듬에서는 생체리듬 또한 이완되며 안정감을 느끼게 되며, 음악을 들으면서도 다른 생각을 할 수 있는 여유가 있어, 여러 가지 상상력을 발휘할 수 있는 경향이 있다. 빠르고 신나는 리듬에서는 긴장감이 유발되며 생체리듬 또한 흥분상태와 가깝게 변화하게 되며, 느린 음악과 비교해 좀더 음악에 집중하게 되는 경향이 있다. 이외에도 단순 물리량을 사용해 단적으로 표현하기 어려운 음향적 특성인 음색과 경험과 느낌을 표현해 상상력을 자극해 정서적 변화를 유발하는 노랫말, 즉 가사 등에 에 따라서도 심리적으로 받는 효과가 달라지게 된다. 심리음향에 영향을 미치는 변수들을 간단히 정리하면 다음과 같다.변수내용특성물리적 변수음압레벨(Sound Pressure Level)소리의 물리적 특성에 의한 것진동수(Frequency)주파수 대역 분포(Spectrum)지속시간(Duration)음량의 시각적 변화(Envelope)주관적(심리적 변수)소리의 크기(Loudness)인간의 주관적 속성에 의한 것음높이(Pitch)음색(Timbre)지속시간(Duration)경험(Experience)(2) 심리음향효과의 예① Masking effect큰소리에 주변 주파수의 다른 작은 소리가 가려 들리지 않거나 인지레벨이 줄어드는 주파수 마스킹, 시간적으로 강한음이 먼저 나온 후 이어져 약한 음이 나온 경우 뒤의 음이 잘 들리지 않는 시간 마스킹으로 분류된다.② Cocktail effect많은 소리가 동시에 울려 혼잡한 가운데에서 듣고자 원하는 소리를 인지할 수 있는 형상③ Hass effect하나의 음원이 50msec 이내의 지연시간을 두고 울릴 때, 먼저 소리가 발생한 쪽으로 음이 이동해 가는 것처럼 느껴지는 효과, 선행음 효과라고도 불린다.④ Doppler effect음원의 운동방향과 속도에 따라 상대적으로 진동수와 파장이 바뀌어 인식되는 현상⑤ Mozart effect모차르트의 음악이 유아의 논리력, 인지력 등의 두뇌발달에 긍정적인 영향을 미치는 현상⑥ Auditory illusions시각적 착시효과와 유사한 청각적 환각 효과로 말하는 이의 입모양에 따라 소리를 다르게 인지하는 MC Gurk effect 를 그 예로 들 수 있다.⑦ Sound localization소리의 시간, 세기, 주파수 차이를 좌, 우 귀를 통해 인지하여 음원의 위치를 인식하는 것⑧ Equal loudness contour소리의 크기변화에 따른 주파수 대역별 인지 형태(3) 심리음향효과의 응용① 음악다양한 형태, 장르의 음악이 분위기를 유도하여 긴장, 이완시키며 듣는 이의 정서를 움직여 심리상태를 변화시킨다.② 뇌파공조기, 사이버 마약뇌파공조기는 소리를 이용, 극도의 흥분과 각성시의 감마(γ)파(30Hz 이상), 일상 활동시의 뇌파인 베타(β)파(13~30Hz), 안정상태의 알파(α)파(8~12.99Hz), 수면과 의식의 경계상태인 세타(θ)파(4~7.99Hz), 깊은 수면상태의 델타(δ)파(0.2~3.99Hz) 에 뇌파를 공명시킨다. 실제 사람의 가청주파수는 20Hz ~ 20000Hz 이므로 각 뇌파의 주파수에 해당하는 소리를 통한 공명은 거의 불가능하다. 그렇기 때문에 뇌파공명기는 보통 좌, 우 채널에 주파수가 서로 다른 신호를 발생, 주파수 차이만큼의 맥놀이 현상을 일으키는 원리를 사용해 작동된다. 사이버 마약이라 불리우는 “I-Doser" 또한 이와 뇌파공조기와 비슷한 원리로 뇌에 자극을 일으켜 항불안성(Anti-anxiety), 항우울성(Anti-depressant), 처방성(Prescription), 정화성(Pure), 마약성(Recreational), 진정제(Sedative), 성적 흥분(Sex), 수면(Sleep), 스테로이트(Steroid), 각성제(Stimulant) 등에 대한 효과를 유발한다.③ 자연의 소리백색소음(White Noise)는 모든 주파수 대역에 걸쳐 고르게 에너지를 갖는 소리로써, 특정한 청각패턴을 가지지 않으며 단지 전체적인 소음레벨로써 받아들여지는 소리이다. 이를 잘 이용하면 인간의 집중력과 기억력을 향상시키고, 사람을 안정시키고 진정시키는 효과가 있다고 알려져있다. 파도 소리, 숲의 새소리 등의 자연의 소리 또한 백색소음과 같이 넓은 주파수 대역에 걸쳐 소리가 분포되어있다. 또한 델타파, 세타파와 유사한 주파수 특성을 띔으로 뇌파동조현상을 일으켜 심리적 안정을 유발한다.④ 오디오 압축소리정보를 디지털화하여 저장하는 과정에서 신호의 품질을 유지하면서 데이터 크기를 줄여 효율성을 높이기 위해 오디오 압축(Audio Compression)이 사용된다. 오디오 압축은 모든 정보를 유지하는 무손실 압축과 데이터의 생략을 통한 손실압축이 있으며, 손실압축의 경우 최소가정한계와 마스킹 효과 등의 심리음향 효과를 이용해 압축을 하게 된다.⑤ 입체 음향오늘날에는 음성 신호 정보를 다 채널의 마이크로폰과 스피커, 이어폰 등으로 녹음, 저장 및 재생하여 음의 세기 차이, 도달 시간 차이, 반사음 등을 그대로 재현해 원음의 현장감, 입체감을 느낄 수 있게 한다. 제한된 채널의 데이터와 장비로도 Hass 효과, 환청 효과를 이용해 음향의 방향감, 거리감과 공간감을 느낄 수 있도록 하는 기술을 입체음향이라고 한다.2. 심리음향효과에 대한 체험① 음악음악은 굉장히 다양하고, 더불어 음악을 통해 얻게 되는 느낌 또한 다양하다. 가사가 있는 음악의 경우, 해당 가사에 감정이입을 하게 되어, 음악을 듣는 것 외에 다른 일에 집중하기가 어려운 경향이 있다. 따라서 주변의 불규칙한 소음에 방해를 받지 않고 공부 등 집중력을 요하는 작업을 하기 위해서는 가사가 없는 음악, 그 중에서도 클래식음악을 주로 청취하여 집중력을 높인다. 너무 빠르지도, 느리지도 않은 적당한 빠르기와 소리의 성분들이 한쪽으로 편중되지 않은 편의 음악이기 때문이다. 이 때에도 아는 멜로디가 나오는 경우에는 음악으로 집중이 넘어가는 경향이 있기 때문에, 볼륨이 매우 작은 수준으로 조절해 듣게 된다. 이외에 느리고 조용한 편인 발라드의 경우에는 감정 또한 슬프고 우우한 쪽으로 변화가 되는 것을 느낄 수 있고, 선호하는 장르인 Rock 의 경우, 강하고 빠른 비트와 시원한 음악적 요소들 때문에 길을 걸으며 듣는 경우엔 걷는 발검을 또한 빠르고 경쾌해짐을 경험할 수 있다. 이외에도 어떤 특정 음악에 대한 경험이 심리적으로 큰 영향을 미치는 것을 확인 할 수 있다. 직접 공연장에서 라이브로 들었던 노래의 경우에는 그 당시 공연장의 들썩임과 열기 등을 떠올리게 되며, 영화음악의 경우에도 그 장면을 다시 떠올리게 한다. 어떤 특정 상황에서 흘러나왔던 음악을 다시 듣게된 경우에도 당시의 기억을 추억하게 된다.② 뇌파공조기, 사이버 마약수능시험을 준비하는 과정에서 국내에서 가장 많이 쓰이는 뇌파공조기인 MC Square를 사용한 경험이 있다. 뇌파공조기의 원리 그대로, 맥놀이 현상과 좌우채널 지연현상을 응용한 음성신호와 LED안경을 이용한 빛신호를 통해 뇌파를 공조시켜 공부와 휴식, 수면 등의 효율을 높이는 것이다. 집중력향상 모드의 사용에서는 뇌파공조를 통한 효과라기 보다는 음악에서의 체험과 같이 작은 소음으로 인해 다른 생각을 하지 않을 수 있는 정도의 효과로만 느껴졌고, 졸음을 쫓는 모드 또한 효과가 거의 없다고 느껴졌다. 실질적인 효과보다는 심리적인 플라시보효과가 더 크게 작용하는 것이 아닐까 싶다. 사이버 마약인 I-Doser는 뇌파공조기와 유사한 형태의 소리신호에 백색소음이 더해진 형태였는데, 이것 또한 실질적인 신체의 변화는 거의 느낄 수 없었고, 음성의 재생시간이 긴 편으로 오히려 지루함과 졸음을 느끼게 되었다. 다른 사람들의 경험담으로 실제적 효과를 본 경우가 있는 듯 하였으나 플라시보효과가 대부분일 것이라는 예상을 해볼 수 있다.
Report #1음원의 종류와 특성- 소리의 세계 (Selc) -1. 음원의 형태와 그에 따른 특징(1) 점음원작은 점형태로 발생되어 공간에 방사되는 형태의 음원. 음원으로부터 거리가 멀어질 수록 구면파로 퍼져나가다가 평면파로 형태가 바뀌게 되며, 자유공간(주변에 반사물이 없는 공간)에서 거리가 2배가 될 경우 6dB 씩 감소된다. 통상적으로 거리에 대해 음원의 크기가 충분히 작은 형태를 말하므로, 주위에 존재하는 거의 대부분의 소리가 점음원의 형태라 볼 수 있다.예 : 도로를 지나가는 자동차 한 대의 소리, 불꽃 놀이의 폭발음, 먼 거리에 있는 스피커 소리 등등(2) 선음원무수히 많은 점음원이 모여 선의 형태를 이루는 음원. 이상적인 선음원이란 길이가 무한하고 음원의 간격이 없는 형태이나 현실적으로는 불가능하다. 점음원들이 모인 선의 형태에서 거리가 멀어질 수록 구면파의 형태, 다시 평면파로 형태가 바뀐다. 거리가 2배가 될 경우 구면파의 형태를 띌 때는 3dB 씩 감소되다 일정 거리 이상에선 6dB 씩 감소된다.예 - 도로를 지나가는 자동차 행렬의 소리, 철도를 지나가는 기차의 소리(3) 면음원면의 형태로 된 음원으로 점음원이 무수히 많이 모인 형태이고 일정한 거리까지는 음압이 일정한 특징을 띈다.예 - 가까운 거리에 있는 대형 스피커의 소리, 벽면의 반사음2. 음원의 종류와 그에 따른 특징(1) 순음(Pure Sound)순음이란 진폭(Amplitude)과 주파수(Frequency)가 일정한 형태를 띄는 소리로써, 소리의 파형이 순수한 정현파(Sine Wave)로 나타난다. 자연 상태에서는 거의 존재하지 않는 소리로, 소리굽쇠(Tuning Fork)를 두드렸을 때 나는 소리나 신호발생기(Signal Generator)에서 발생시키는 소리가 순음의 대표적 예이다. 순음은 음향학적으로 매우 단순한 형태의 소리이기 때문에 인간의 귀에는 다소 불쾌하게 들릴 수 있다.순음 - 국제표준 440Hz A(라)음의 사인파 그래프신호발생기를 통해 악기 조율 등에 사용하는 국제표준 A(라) 음을 발생시켜 녹음한 뒤, 주파수를 분석해 보았다. 주파수의 형태가 이론적으로 완벽한 사인 그래프 형태를 띄는 것을 확인할 수 있다.순음의 사용예? 청력검사순음을 전기적으로 발생시키고 각 주파수에 따라 그 강도를 조절하여 피검사자가 들려주고, 감지할 수 있는 가장 작은 크기의 음강도를 측정, 피검사자의 청력 역치를 측정한다.? 뇌파공명기뇌파공명기는 소리와 빛 등을 이용, 극도의 흥분과 각성시의 감마(γ)파(30Hz 이상), 일상 활동시의 뇌파인 베타(β)파(13~30Hz), 안정상태의 알파(α)파(8~12.99Hz), 수면과 의식의 경계상태인 세타(θ)파(4~7.99Hz), 깊은 수면상태의 델타(δ)파(0.2~3.99Hz) 에 뇌파를 공명시킨다. 실제 사람의 가청주파수는 20Hz ~ 20000Hz 이므로 각 뇌파의 주파수에 해당하는 소리를 통한 공명은 거의 불가능하다. 그렇기 때문에 뇌파공명기는 보통 좌, 우 채널에 주파수가 서로 다른 신호를 발생, 주파수 차이만큼의 맥놀이 현상을 일으키는 원리를 사용해 작동된다.440Hz 사인파, 433Hz 사인파의 합성음 -> 7Hz 의 맥놀이 현상신호발생기를 통해 440Hz 와 433Hz 의 신호를 발생시켜 합성하여 녹음한 뒤 주파수를 분석해 보았다. 비슷한 주파수를 가진 두 소리가 서로 간섭을 일으켜 소리가 커졌다 작아졌다 하는 형태를 확인해 볼 수 있다. 시중에서 볼 수 있는 뇌파공명기(MC Square)에서 들을 수 있는 소리와 아주 유사함을 또한 확인할 수 있다.(2) 복합음(Complex Sound)복합음은 주파수가 서로 다른 순음이 결합된 소리로써, 자연계에 존재하는 거의 대부분의 소리를 복합음이라 할 수 있다. 음압이 같은 조건일 때 대체로 순음보다 복합음이 더 크게 느껴진다.복합음의 성분이 되는 순음 중에서 가장 낮은 주파수를 가지는 소리를 기음(基音), 그 밖의 다른 성분음을 상음(上音) 이라고 한다. 보통 악기를 연주를 통해 복함음을 듣게 될 경우. 기음을 통해 음높이를 인식하게 되고 나머지 상음들을 통해 음색을 느끼게 되는데, 물리학적 소음이나 타악기의 경우는 예외적일 수 있다.복함음 - 기타(현악기) A Major 코드(구성음 : A, C#, E) 연주복합음 - 자연의 소리(파도) 주파수 그래프현악기인 기타연주음과 파도 소리를 녹음하여 주파수를 분석해 보았다. 두 음원 모두 무수히 많은 순음이 합쳐진 형태이므로 주파수 또한 일정하지 않고 복잡한 형태를 띔을 볼 수 있다.(3) 배음(Harmonics)복함음에서 상음의 주파수가 기음의 정수배 형태를 띌때 그 상음을 배음, 하모닉스라고 한다. 이런 기음과의 진동수비율이 정수배인 음들의 일련을 배음렬이라고 하며, 그 중에서 특히 진동수비율이 1:2 일 경우 옥타브 관계라 한다. 보통 현악기, 관악기에서 많이 발생되며 배음이 적을 수록 순음에 가까운 소리가 되며, 배음이 많을 수록 화려한 소리가 된다. 타악기의 경우에는 배음과 더불어 규칙적이지 않은 상음들을 많이 가지게 되어 음높이를 느끼기 어려운 경향이 있다.배음 - 기타(현악기) 110Hz A(라)음 연주 스펙트럼기타의 5번현을 따로 운지하지 않은 상태에서 탄현하여 얻은 소리를 녹음하여 스펙트럼 분석을 해보았다. 이 음원에는 기타줄 본연의 음인 110Hz A(라)음과 더불어 정수배인 220Hz, 330Hz, 440Hz... 등의 많은 배음들이 존재함을 확인해볼 수 있다. 악기 중에서도 현악기 그 중에서도 특히 기타의 경우 배음이 많이 존재하여 음색이 풍부하며, 배음을 이용한 연주법이 따로 있을 정도로 배음소리가 아름답다.
명세와 샘플 데이타 파일, 보고서와 소스코드 하나로 압축하였습니다1. 명세 A* 알고리즘을 사용하여 고전적인 8 Puzzle 문제를 해결해 본다. 유용한 Heuristic을 사용하여 branching factor를 줄여, 결과적으로 탐색에 드는 시간, 공간적 비용을 줄이도록 한다.2. 프로그램 설명stdin 으로 퍼즐상태를 입력받아 이를 변환하여 구조체에 저장, 먼저 inversion을 확인해 path를 찾을 수 있는지 확인하고 가능한 경우엔 A* 알고리즘을 실행해 시작상태 구조체를 초기화하고 목표노드에 도달할때까지 탐색을 시도한다. 목표노드에 도달할 경우 cost를 , path가 존재하지 않는 경우에는 -1을 stdout 으로 출력한다.
명세서, 소스코드, 레포트, Readme, Makefile 모두 하나로 압축하였습니다data 파일을 읽어들여 페이지 교체 알고리즘인 OPT, LRU, ESCA 중 하나를 선택해페이지 교체 과정을 시뮬레이팅하고 이를 화면에 출력합니다 3.1.1 페이지 교체 알고리즘 * 페이지 폴트(page fault)가 발생하면 새로운 페이지를 주기억장치로 들여와야 한다. 이때 메모리에 공간이 없으면 이미 올라와 있던 페이지중 하나를 희생시키고 그 곳으로 새 페이지를 로드해야 한다. 페이지 교체 알고리즘은 희생시킬 페이지를 고를 때 사용되는 알고리즘을 말한다. 이러한 알고리즘들의 주요한 평가 기준은 페이지 Miss Rate(페이지 부재율)이다. 3.1.2 페이지 교체 시뮬레이터 mem_replace_sim 명세 * mem_replace_sim은 반드시 세 명령행 인자를 다음 순서로 받아야 한다. 1) 물리 메모리에 있는 프레임 전체 개수(최대 50) 2) 페이지 참조열의 순서가 저장된 위치에 입력 파일 이름(교재 그림 9.12~15 참고) 3) 구현할 알고리즘 - OPT(OPTimal replacement) - LRU(Least Recently Used) - ESCA [Enhanced Second-Chance Algorithm (LRUApporoximation)]
명세, 레포트, 소스코드, Readme파일, Makefile 을 모두 하나로 압축하였습니다파일 시스템(filesystem_sim)1) 아래와 같은 조건을 만족한다. - 파일시스템은 디스크에 128KB(파일시스템) +32KB(log용) 크기로 존재한다. - 오직 하나의 루트 디렉토리만 있다고 가정한다. 하위 디렉토리는 존재하지 않는다. - 파일시스템은 최대 16개의 파일을 지원한다. - 파일 최대의 크기는 8개의 블록이다; 각 블록은 1KB 크기이다. - 각 파일은 고유한 이름을 가지고 있다. 파일이름은 8문자까지만 허용된다. - 32KB는 log를 위한 크기이다. ・ 첫 128바이트는 프리 블록 리스트를 저장한다. 이 리스트의 각 항목(entry)는 이에 해당하는 블록이 free인지 아니면 사용 중(in use)인지 표시한다. (만약 i 번째 바이트가 0이면 이는 해당 블록이 free이고 그렇지 않다면 사용 중임을 나타낸다. 맨 처음에는 수퍼블록을 제외한 모든 블록은 free이다. ・ 프리 블록 리스트 뒤에 바로 오는 부분은 16개의 inode이다. 파일시스템에서 파일은 하나씩 inode를 가지고 있다. 그러므로 이 파일시스템은 총 16개의 파일이 존재한다. 맨 처음에는 inode도 free이다. 각 inode는 다음 정보를 가지고 있다. char name[8]; // 파일명int size; // 파일 크기(블록 크기로)int blockPointers[8]; // 다이렉트 블록 포인터 (파일이 1KB 짜리 블록 8개까지 가질 수 있다고 정의)char time[4]; // 파일이 최종 수정시간 (ex : 1833으로 저장하고 18:33로 표현)int used; // 0 -> inode가 free, 1 -> 사용중3) log를 위한 32KB 디스크의 레이아웃은 다음과 같다.char name[8];// 파일명int logPointers;// 실제로 저장될 블록 포인터 위치char data[1024]; // 실제로 저장될 데이터char complete;// complete 여부chat commit; // commit 여부1.2.2. 파일 시스템 연산1.2.3. 파편 제거(compaction)