AudioKit의 Convolution

Convolution

이 코드는 AudioKit과 SoundpipeAudioKit을 사용해 컨볼루션 리버브(Convolution Reverb) 효과를 구현한 예제입니다. 특히, 두 개의 다른 임펄스 응답(Impulse Response) 파일을 혼합하여 사용자 지정 리버브 환경을 만드는 것이 핵심입니다.

핵심 개념 요약

Convolution

• Convolution Reverb는 실제 공간에서 녹음된 ‘임펄스 응답(Impulse Response)’과 입력 오디오 신호를 **곱셈-합산 연산(convolution)**하여, **실제 공간의 리버브를 시뮬레이션합니다.
• 입력 오디오와 IR 파일을 합성(convolve)하여 현실적인 반향 효과를 구현합니다.

간단 정리

용어	설명
Convolution	입력 신호와 임펄스 응답(IR)을 수학적으로 합성하여 실제 공간과 유사한 반향을 만드는 과정
Impulse Response (IR)	특정 공간에서 “짧고 강한 소리”(예: 박수)를 녹음한 오디오 파일. 공간의 잔향 특성을 포함
Ftable (Function Table)	AudioKit과 같은 DSP 환경에서 사용하는 신호 데이터 테이블, 예: 샘플/파형/IR 등을 담은 배열

Convolution 클래스 정의

// This module will perform partitioned convolution on an input signal using an ftable as an impulse response.

• input signal: 마이크, 음원 등의 오디오 신호
• ftable: 임펄스 응답 데이터를 담고 있는 파형 테이블, 흔히 .wav 파일에서 변환됨
• partitioned convolution: IR을 여러 작은 조각으로 나눠 계산해 CPU 부하를 줄이고 지연(latency)을 줄이는 방식

예시로 이해하기

• 플루트 소리를 건물 계단실에서 연주했다고 가정
• 실제 계단실에서 녹음된 IR (Impulse Response) 파일: stairwell.wav
• AudioKit의 Convolution은:

  입력된 플루트 소리를 stairwell.wav의 ftable과 합성해, 마치 그 계단실에서 직접 플루트를 연주한 것처럼 들리게 함

왜 ftable을 쓰는가?

• 오디오를 실시간 처리하기 위해선 미리 처리된 IR 데이터를 배열(테이블)로 변환하는 게 효율적
• 이 테이블을 기반으로 빠르게 수학적 곱셈/합산 연산을 진행할 수 있음

구조 및 동작 흐름

1. ConvolutionData

struct ConvolutionData {
  var dryWetMix: AUValue = 0.5
  var stairwellDishMix: AUValue = 0.5
}

• dryWetMix: 원본 소리(player)와 리버브 처리된 소리(믹서 출력) 간 비율.
• stairwellDishMix: 두 리버브 (stairwell, dish) 간 비율.

2. 임펄스 응답 파일 불러오기

let stairwellURL = ...
let dishURL = ...

• 각각의 리버브 환경을 묘사하는 .wav 파일
  • stairwell.wav: 계단실과 같은 큰 공간 느낌
  • dish.wav: 금속성 또는 특이한 잔향 느낌

3. Convolution 효과 구성

stairwellConvolution = Convolution(player, impulseResponseFileURL: stairwellURL, partitionLength: 8192)
dishConvolution = Convolution(player, impulseResponseFileURL: dishURL, partitionLength: 8192)

• partitionLength: 처리 블록 크기. 값이 작을수록 지연은 줄지만 CPU 사용률이 증가
• 두 개의 서로 다른 공간 리버브 효과 생성

4. DryWetMixer 체인

stairwellDishMixer = DryWetMixer(stairwellConvolution, dishConvolution, balance: 0.5)
dryWetMixer = DryWetMixer(player, stairwellDishMixer, balance: 0.5)
engine.output = dryWetMixer

• 리버브 A와 B를 섞은 결과 → 원본과 또 섞음
• 최종 출력은 dryWetMixer

     [Player]
        │
 ┌─────┴─────┐
 ▼           ▼
Stairwell   Dish
  │           │
  └─────┬─────┘
        ▼
 stairwellDishMixer
        │
        ▼
   dryWetMixer (← player)
        │
     [Engine Output]

7. 리버브 활성화

stairwellConvolution.start()
dishConvolution.start()

• AudioKit의 Node는 사용 전 .start() 필수

요약

요소	설명
player	오디오 재생용
Convolution	IR 기반 리버브 처리
stairwellDishMixer	두 리버브를 섞는 믹서
dryWetMixer	원본과 리버브를 섞는 믹서
data	두 믹서의 balance를 실시간 제어

활용 예시

• 게임에서 공간 이동에 따른 잔향 효과
• 음악에서 마이크 녹음 시 실제 공간 질감 추가
• Foley 사운드 제작