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2012-Jun
중급 잔향 유무에 따른 저역 응답의 차이
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당근
등록일: 2012-06-14, 18:26:39
조회 수: 3093
이곳을 자주 드나드시는 분들이라면 잘 아시겠지만, 골든이어스의 타겟 곡선과 관련하여 잠깐의 논란이 있었습니다. 특히 저역의 보정이 주된 문제가 되었는데요, 관련해서 얼마 전에 山米舛님께서 "6dB 상실 효과에 대한 최신 연구"라는 글에서 Locating the Missing 6 dB by Loudness Calibration of Binaural Synthesis라는 논문을 소개해주셨습니다. 전문적인 견지에서는 음향학에 능한 연구자 및 엔지니어가 해당 논문을 학술적으로 철저하게 읽어야만 하겠습니다만, 저와 같은 아마추어의 입장에서는 '스피커에 의한 청음 테스트와 바이노럴 리스닝에 의한 청음 테스트 결과에서 저역의 상실은 발생하지 않는다.'고 읽혔습니다.
즉, 거칠게 말하자면 스피커로 청취할 때와 헤드폰으로 청취할 때, 양 귀에 대한 전달함수가 잘 등화(equalization)되어 있다면 저역의 상실은 발생하지 않는다고 할 수 있습니다. 따라서 해당 논문의 내용을 받아들인다면 저역 음압 차이가 발생하게 만드는 주된 팩터는 리스닝 룸이 되는 것이고, 룸에 의한 차이는 고려할만하다고 여길 수 있습니다. 그런 의미에서 Panorama 5의 룸 시뮬레이션을 통해 간단한 비교를 해보았습니다.
먼저 Panorama 5의 작동 방식에 대해서 간략하게 설명이 필요할듯 합니다. Panorama 5에서는 크게 세 가지의 컨트롤 박스를 가지고 있습니다. 첫째는 직접음을 다루는 Direct고, 둘째는 초기반사음을 다루는 Reflection, 그리고 마지막은 잔향을 다루는 Reverb입니다. Direct에서는 청자와 스피커 사이의 배열을 설정하게 되고, Reflection에서는 룸의 크기 및 룸의 벽 재질을 조절하여 룸의 초기반사음을 시뮬레이션합니다. 마지막으로 Reverb에서는 룸의 잔향을 시뮬레이션하게 됩니다. 물론 Panorama 5는 일종의 입체음향인만큼 Direct와 Reflection에서 HRTF를 이용하게 됩니다. 여기서 사용되는 HRTF는 무향실에서 측정되는데, 따라서 Direct만을 사용하게 되면 무향실의 음장과 유사한 환경이 됩니다.
이번 비교에 사용된 Panorama 5에서는 다음과 같은 설정이 사용되었습니다. 아래 프리셋은 IEC 60268-13 문서에 기초하여 만들어진 프리셋으로 비교적 표준적인 룸의 특성을 가진다고 할 수 있습니다.
이와 같은 설정에서 PN Pink 노이즈를 재생하고, 디지털 루프백(이번에는 SPDIF를 사용한 것이 아니라 사운드카드 자체의 Wave Input을 이용하였습니다.)으로 ARTA의 RT 주파수 응답 측정 기능을 통해 측정합니다. 측정은 2가지를 하게 되는데, 첫째는 Direct 박스만 사용하여 무향실 환경의 음장을 시뮬레이션하고, 두번째는 Reflection과 Reverb 박스까지 전부 사용하여 레퍼런스 룸을 시뮬레이션하게 됩니다. (한편 Panorama 5에서는 스피커의 지향성이나 여타 룸의 음향적 특성으로 의한 고역 감소가 반영되지 않습니다.)
그리고 이렇게 측정된 데이터를 1/3oct로 스무딩하여 CSV 파일로 추출해낸 후, 스프레드시트 소프트웨어를 통헤 두가지의 주파수 응답을 비교합니다.
측정 결과는 다음과 같습니다.
Direct 박스만 사용했을 때의 결과입니다. 사용된 HRTF(MIT KEMAR)의 주파수 응답만이 나타납니다.
Reflection과 Reverb 박스까지 모두 사용했을 때의 결과입니다. 고역에는 큰 변화가 없지만 저역은 실제로 부스팅이 되어 있는 것을 알 수 있습니다.
보다 손쉽게 보기 위해서 두 주파수 응답의 차이를 구하면 다음과 같습니다.
바로 눈에 들어오듯이, 30Hz 즈음에서 약 4dB 정도 부스팅이 되고 있는 것을 알 수 있습니다. 즉 Panorama 5 시뮬레이션에 의하면 실제로 저역의 음압이 증가하여 저음이 더 많이 들리게 됩니다. 다만 30Hz부터 90Hz 정도 사이에 매우 큰 폭의 딥이 생기고 있기 때문에 음원에 따라 저음의 양 차이가 있을 것으로 보입니다.
요약하자면, Panorama 5 시뮬레이션 결과로부터 룸을 시뮬레이션하지 않은 것과 레퍼런스 룸의 환경을 시뮬레이션한 것 사이에는 저역의 음압 차이가 실제로 있다는 것을 알 수 있습니다. 다만 90Hz 미만의 저역이 고르게 부스팅되는 것이 아니라, 넓은 대역폭의 딥도 존재하는 등 불규칙한 모습이 보여집니다. 이런 불규칙성은 실제 룸의 환경을 Panorama 5가 완벽히 시뮬레이션하고 있는지 알 수 없는데다가 제 지식으로서는 해석이 불가능합니다. (...)
당연하게도 이는 단순히 시뮬레이션 소프트를 통해 비교한 것이므로 매우 불완전한 논의입니다. Panorama 5가 룸 시뮬레이션을 완벽히 하느냐 그렇지 않느냐가 중요할텐데, 사용하다보면 그렇지 않다는 걸 자주 느낍니다. 그렇더라도 이 글에서 말하고자 했던 바는, 불완전하게나마 레퍼런스 룸을 시뮬레이션을 했을 때, 저역에 단순히 시간 상의 변화만이 생기는 것이 아니라 음압의 증가가 관찰되었고, 따라서 실제 레퍼런스 룸에서도 저역의 음압 증가가 생길 수 있다는 것입니다.
실제로 그러하다면 이어폰 및 헤드폰에서 저역을 음압으로 보상해주는 게 어느 정도의 정당성을 가질 수 있습니다. 물론 그렇다고 하더라도 HRTF와 시간 응답의 차이로 인해서 이어폰 및 헤드폰과 레퍼런스 룸에서의 스피커 시스템이 유사하다고 할 수는 없으며, 온전한 해결책은 HRTF와 음장(sound field)를 모두 재현하는 것입니다. 단순히 '음압'만 유사하게 일치시킬 수 있는 것이지요.
더불어서 이는 6dB 상실효과와는 전혀 다른 견지에서 접근되어야 할 겁니다. 위에서 설명한 저역의 음압 차이가 실제로 존재한다면, 이는 단순히 룸의 차이에 의한 것이므로 이어폰/헤드폰과 스피커 간의 차이로 인한 것이 아니게 됩니다.
기회가 닿는다면 실제의 룸에서도 이러한 음압 증가가 생기는지, 그리고 어떠한 양상으로 발생하는지, 또 이에 대한 어떤 접근 방법이 있는지 상세하게 살펴볼까 합니다.
실제의 룸에 대해서는 room gain이라는 명칭으로 이미 음압 증가가 알려져 있나 봅니다. 찾아보니 레퍼런스 룸에서의 룸 게인을 타겟으로 만든 예가 있나봅니다.
http://xenona.com/xenonaupl/Ivo_Hristev/AES-tutorials/aesTutorial91.pdf
요 리뷰 논문에 보면 IEC 268-13에 근거한 레퍼런스 룸의 타겟 리스폰스가 나옵니다.
관련 AES 논문은 이것 같군요. http://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=14097 http://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=14201
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timijoo
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냐야옹
HUE'두번째 문단
즉, 거칠게 말하자면 스피커로 청취할 때와 헤드폰으로 청취할 때, 양 귀에 대한 전달함수가 잘 등화(equalization)되어 있다면 저역의 상실은 발생하지 않는다고 할 수 있습니다. 따라서 해당 논문의 내용을 받아들인다면 저역 음압 차이가 발생하게 만드는 주된 팩터는 리스닝 룸이 되는 것이고, 룸에 의한 차이는 고려할만하다고 여길 수 있습니다. 그런 의미에서 Panorama 5의 룸 시뮬레이션을 통해 간단한 비교를 해보았습니다.
바이노럴이 갖는 이퀄라이제이션과 저역의 부족은 다소 다른 문제입니다.
그래도 취미활동을 이렇게 열심히 하시는거 참 보기 좋네요~!
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[_H__]밑힌자™"바이노럴이 갖는 이퀄라이제이션과 저역의 부족은 다소 다른 문제입니다."
번거로우시겠지만, 이거 조금 더 설명해주시면 안될까요?
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Golden Ears
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댓글에 링크하신 논문의 초록은 자연스러운 룸 게인을 제거하면 안된다는 내용이었는데요,
스피커로 재생시 리스닝 위치에서 6dB 저역 증가한 소리가 타겟이라는 내용이 아니고, 리스닝 룸의 여러곳에서 측정한 값의 평균값의 타겟이라고 되어있네요. 일반적인 리스닝 룸에서는 측정 위치를 조금만 바꿔도 FR이 확확 바뀌는데, 그런 상황에서는 리스닝 위치 기준으로 룸 보정이 불가능하기때문에 이를 개선한 룸 보정 장치에 대한 개발사의 논문인 듯 합니다.
하만 카돈의 리스닝룸에서의 in-room FR은 아래와 같이 리스닝 위치에서 평탄한 저역이 나온다네요. (골귀 사무실의 타겟이기도함 ㅋㅋ)(요. 
룸 게인은 음압으로 측정되지 않는 시간 딜레이와 다르게 음압으로 측정되는 문제라, 파노라마5의 저역의 실제 음압 증가와는 관련이 없는 문제 같고요, 룸 게인이 일반적으로 작은 스피커들의 저역 대역 증가로 활용될 수는 있을 것 같습니다.
위와 같은 모양의 룸 게인이 발생하는 원인은
점소스의 음원이 방사될때 한면의 벽과 근접해 있으면 음압이 3dB증가, 두면의 벽과 근접해 있으면 6dB 증가하는데
스피커에서 나오는 소리중 중,고역은 주로 전면으로 방사되어 벽에 의해 증가하지 않지만, 저역은 방향성이 없어 근접한 두 벽에 의해 6dB가량 증가하기 때문입니다.
음... 하만카돈의 리스닝 룸이라면 무향실일까요?
무향실인 줄 알았 -_-;; 어떤 공간일지 모르겠지만 ㅎㄷㄷ 하군요 -_-;;;
흠... 암튼 실험용의 무향실에서 측정한 데이터는 아니라는 거군요.
종강하고 한번 쭉 읽어보면서 뭔 소리 하나 봐야게씀다.
한편 룸 게인은 저역의 대역폭이나 부족한 음압을 보상하기 위해서 실제로도 매우 유용하게 사용되는 모양입니다.
그리고 저 하만 리스닝 룸의 임펄스 좀 언제 얻어볼 수 있으면 좋겠군요 ㅋㅋ 그 안에서 들어보진 못해도 ㅠ
룸의 곳곳에서 주파수 응답을 측정하여 global 타겟을 만들어서 음장의 특성을 파악하고, 이를 리스닝 포인트에서 focus 타겟을 만드는데 이용하는 모양입니다. 그리고 각 타겟을 이용하여 룸의 영향을 보정하게 됩니다.
결과적으로 '룸 게인'이나 고역의 감소와 같은 공간적 영향은 유지하면서도 주파수 응답의 기복 자체는 컨트롤하자는 취지인 것 같은데, 이게 타당한지는 좀 별개로 해두어야 할 것 같습니다. 또한 타겟 역시 룸에 따라 달라질듯하군요.
결국 어떤 룸을 기준으로 하느냐, 룸의 영향은 어느 정도로 배제해야 하느냐 등등이 문제가 될 것 같습니다.
혼란이 생길 정도로 애매하군요. ㅋ
