스테레오(Stereo)의 종류 / 전기 음향설비의 기능

스테레오(Stereo)의 종류 / 전기 음향설비의 기능

 

 

 

1. 스테레오의 종류

1) 아헤나 콥(Ahenna cops)

인간의 청각은 귀의 위치와 형태 및 얼굴의 들어가고 나온 부분에 의해 변화된 음의 음량과 음질, 위상차를 뇌가 해석하여 음원의 위치를 파악하도록 되어있다.

즉 우측에 있는 음원에서부터 거리가 다르므로 음량차와 위상차가 생기고 귀의 복잡한 형사에 의해 음의 반사, 흡음되어 이퀄라이징의 설정차가 생긴다. 그리고 이 차이가 음장파악의 관건이 되어 있다.

그점을 생각하면 더미헤드계의 입체음향 시스템이라는 것의 실제 원리를 이해할 수 있다.

그래서 서독 아헨대학의 연구로 생겨난 HEAD ACOUTIC 사의 더미헤드 마이크로폰 시스템이 아헤나 콥(Ahenna cops)이다.

아헤나 콥은 이 정교한 더미헤드를 사용해서 프로세서에 의한 이퀄라이징 등으로 입체음향을 시뮬레이트 한다.

당연히 일반적인 더미헤드 시스템과 같이 기본적으로 헤드폰 재생이 필요하지만 그 입체음향 재생효과 자체는 매우 우수한 것이다. 주로 자연음을 레코딩힌 소프트가 많지만 펜스 오브 데펜스의 라이브 비디오 사운드처럼 일단 MTR 로 녹음한 것을 4 개의 스피커로 나누어 재생, 대각선의 교차점에 위치한 아헤나 콥으로 녹음하는 방법으로 제작된 소프트도 있다.

 

2) 사이버포닉(Cyber phonic)

사이버포닉은 고감도의 바이오닉 마이크로 폰으로 인간의 귀가 여러 가지 요소에 의해 간섭을 일으키는 패턴을 코드화해서 보내 음의 3 차원 정보를 뇌가 분석하여 음장을 인식한다는 청각의 매커니즘을 연구한 것이다.

즉 간섭패턴의 코드화 프로세서를 인공적으로 시뮬레이트 한 것으로 더미헤드와 프로세서 부분으로 구성된 이 시스템은 어떤의미에서 홀로포닉과 거의 같다고 볼 수 있지만 홀로포닉이 블랙박스화 되었기 때문에 단정적으로 말할 수는 없다.

다만 그 효과는 거의 같고 보통 스테레오 스피커로 재생해도 4 스피커사운드 시스템을 능가하는 박진감을 갖고 있다.

 

3) Q-SOUND

캐나다의 Q 사운드 알고리즘은 원칙적으로 일상적인 스테레오 재생시스템장치 이외의 하드웨어를 새로 추가하지 않고 2 채널의 음향재생 신호를 생성하는 녹음 기술이다. 특이한 사항으로는 일반적으로 사용되는 머리전달함수를 사용하지 않고 인간의 청각 신경계를 포함한 전달함수를 모델링하여 입체음향을 녹음하는 것으로 알려져 있다.

 

4) 3S(Spectral surround system)

3S 의 입체음 생성 알고리듬은 기존생성 기법과 완전히 다르다.

입체음성 알고리듬은 원래의 스테레오 신호와 그 역상 신호가 스테레오 이미지를 최대로 확장시킬 수 있다는

것을 기본으로 하고 있다.

그러나 3S 의 스테레오 확장 기능은 왼쪽, 오른쪽 원래 스테레오 신호에다 주파수 대역별로 크기가 조절된

스테레오 역상신호를 가산해 이루어진다.

또 3S 에서 생성 확장된 스테레오 이미지는 모든 가청주파수 대역에서 일정한 크기를 갖지 않는다.

주파수 대역별로 이미지의 선택적인 강조는 다음 이유로 인해 스테레오 이미지를 더욱 확장시킨다.

실황공연에서는 주의 반사 및 잔향필드가 직접사운드에 의해 차단되지 않지만 녹음 공연시에는 주변사운드가

직접사운드에 의해 차단되어 실황 공연에서와 같은 동일한 느낌으로 인식되지 않는다. 3S 에서는 이러한 주변

사운드를 되살려 실황공연과 같은 효과를 부여하는 것이다.

음의 조화를 위해 저역 대역에 관련되는 신호성분들은 강조하고 중역대역의 신호는 원음과 같은 크기를

유지하며 고역대역에서는 스테레오 이미지를 확장함으로서 청취자가 편안한 분위기를 느낄 수 있도록 하는

것이다.

입체음 생성기술인 3S 는 2 개의 스피커만으로 3 차원 입체음향 효과를 낼 수 있으며 스테레오 원음의 재처리

과정을 최소화 함으로서 원음의 충실도를 유지할 수 있다.

가청주파수대의 3 대역에 대한 선별적 신호처리를 함으로서 보컬대역의 신호를 원음과 같은 수준으로 유지해

최대의 입체음향을 생성할 수 있다.

 

 

2. 전기 음향설비의 기능

대부분 홀의 전기 음향설비는 확성이 기본이며 홀의 성격에 따라 음악의 연주, 음성 신호의 기록(녹음), 효과음의 재생등이 추가되며 앞으로는 음장제어 기능이 중시될 것이다. 홀의규모, 성격, 사용목적에 따라 각 기능의 규모와 등급을 설정하고 동시에 무대조명, 무대장치 등의 기능과 비용등의 바란스도 생각해야 한다.

1) 확성 시스템

확성이란 마이크와 스피커를 사용하여 음성을 픽업, 증폭, 재생하는 기능을 말한다. Public address (PA)는 전기음향설비의 근간이 되는 기능이다.

확성은 야외나 실내에서 필요하지만 실내의 경우는 스피커로부터 방사된 음의 일부가 마이크로 들어가서 어떤 증폭도를 넘어가면 일종의 발진 상태가 되어 확성의 기능이 떨어지고, 이를 하울링(Howling or Acoustic feed back) 이라 한다.

실내 확성에서는 하울링을 어떻게 억제할 것인가가 설계의 큰 과제 이다. 하울링을 방지하기 위해서는 스피커나 마이크의 지향성이나 설치 위치를 조정하는 등의 기본적인 대책과 함께 음장을 포함하는 전송주파수 특성의 피크를 전기적으로 억제하는 방법이 있다. 하울링 방지 이외의 음성의 명료도가 요구되며 또는 좋은 음질 이외에도 장시간 청취해도 피곤하지 않는 음질이 요구되고 있다.

확성음의 적정 음압 레벨(125~400Hz)
교실	70dB
강당	75dB
집회장	80dB
연회장	85dB

 

2) 일반방송

방송은 음성에 의한 정보 서비스 이며 모든 환경에서 필수적인 설비이다. 확성과 다른점은 음성신호의 입력장소와 재생장소가 떨어져 있으며 음성이외의 차임과 BGM(Background music) 등의 신호가 사용되는 점이다.

또한 확성의 청취자는 청취의지를 가지고 있는데 비하여 일반 방송 설비의 청취자는 어떠한 작업이나 행동을 하고 있는 경우가 많다. 또한 시끄러운 소음등의 청취환경의 조건이 홀과 같이 제어할 수 없는 점도 설계상에서 고려해야 한다.

방송설비의 기본적인 기능은 명료성 있는 음성정보를 적정한 레벨로 재생하는 것이다. 그러나 현재의 방송설비는 음량한가지를 들더라도 부적절한 것이 많으며 음질도 좋지 않고 기술기준의 확립이 요망되는 부분이다.

 

3) SR 시스템

대중음악 연주시의 노래나 악기음의 확성 시스템을 의미한다.

SR(sound reinforcement) 시스템은 마이크에 대한 입력 음압레벨이 높고 동시에 스피커에 대해서는 1 20dB 을 넘는 큰 재생 음압레벨이 요구되는 것이 특징이다. 또한 동시에 연주자의 모니터 용인 피드백 음이 필요하다.

대부분 홀의 전기 음향설비는 대중음악의 연주를 지향하며 발전되어 왔다. 그러나 음색의 가공이 자유로운 스튜디오 설비와 달리 홀의 설비에서는 레코드나 방송에서 듣는 것과 같은 음질과 바란스가 요구되는 점이 홀 전기 음향설비의 어려운 점이다.

또한 대중 음악의 SR 에서는 객석 내에서 믹싱콘솔을 준비하여 홀내의 음을 들으면서 조정하는 장내 믹싱이 주류를 이루고 있다,

 

4) 효과음의 재생

주로 연극용의 효과음악으로 연극의 진행에 따라 다양한 효과음을 적절한 시점에 적절한 장소에서 적절한 레벨로 재생하는 기능이 요구 된다.

현재 효과음의 신호는 녹음된 테이프의 재생이 중심이 되고 있다. 또한 연극 전용 홀에서는 음향효과의 하나로서 음상 정위와 이동, 음의 지연, 전체공간을 둘러싸는 듯한 음장재생, 잔향의 부가, 음색가공등 실내 음향효과 까지를 이용한 다양한 기능이 이용되고 있으며 일반적인 믹싱 콘솔 이외의 효과기가 설치된다.

 

5) 음악의 재생과 녹음

수업이나 연극등에 있어서 레코드나 테이프의 재생, 발레나 무용의 연습이나 공연에 있어서의 반주 음악의 재생 등이다.

이 외의 작업장에서의 BGM 의 재생 등도 포함된다. 명료도를 중심으로 한 확성 설비에 비하여 넓은 주파수 대역, 저잡음, 고품질이 필요하게 된다. 경우에 따라서는 무대에서 간단하게 조작할 수 있는 기능도 요구된다.

 

6) 최대 음압 레벨

환경 소음의 증가와 대중 음악의 보급으로 전기 음향 설비에 대해서도 높은 재생 레벨이 요구 되고 있다.

재생 음압 레벨을 어떻게 평가하고 어떠한 값으로 설정할지는 전기 음향 설비 설계의 큰 과제 이다. 일반적으로 음성 및 음악의 장시간 평균 스펙트럼을 갖는 잡음 신호를 사용한다.

음성신호 대신으로 사용되는 것은 음성에 대해서 100-4KHz 대역의 핑크 잡음, 음악에 대해서 63-8KHz 대역의 핑크 잡음을 사용하고 있다.

필요로 하는 재생 음압 레벨의 목표 값은 사용목적과 사용장소에 따라 다르지만 신호음에 상기의 잡음 신호를 사용하여 청취위치에 있어서의 평균 음압레벨에 착안하여 다음의 기준을 나타낸다.

 

* 다목적 홀에서의 대중 음악을 대상으로 한 설비의 평균 음압 레벨 : 95dB

* 록 음악을 중심으로 한 나이트 클럽 등을 대상으로 한 설비의 평균 음압 레벨 : 110dB

* 강당, 교실 등의 확성 설비의 평균 음압 레벨 : 80dB

* 연회장, 집회장 등의 확성 설비의 평균 음압 레벨 : 85dB

* 스타디움 등의 야외 확성 설비의 평균 음압 레벨 : 90dB

* 일반 사무실의 방송설비의 평균 음압 레벨 : 75dB

 

또한 잡음신호는 약 10dB 의 peak factor 가 있는 것을 고려해야 한다.

 

7) 음압 레벨의 분포

전기 음향 설비는 전 객석에서 균일한 음압 레벨의 재생이 가능해야 한다. 이 성능을 나타내는 것이 음압 레벨 분포 이고 중앙의 객석을 기준으로 하여 각 점의 음압 레벨을 상대치의 분포로서 나타낸다.

레벨 분포는 최대 음압의 경우와 마찬가지로 사용하는 입력신호의 성질에 따라 다르므로 이 경우도 음원 신호의 선정이 문제가 되고 일반적으로 저 음역일수록 그 분포는 균일해 진다. 따라서 신호에 핑크 잡음을 사용하여 2-3dB 의 분산밖에 없는 경우도 실제의 음악이나 음성의 성질은 장소에 따라 크게 변화되는 것을 경험 할 수 있다.

음성의 음질 차 등의 검출이나 스피커를 설치하는 각도의 조정등에는 중심 주파수 2kHz 또는 4kHz 의 옥타브 밴드의 잡음 신호를 사용하는 것이 좋다. 스피커 시스템의 설계가 적절하면 2000 석 정도의 큰 홀에 있어서 음압 레벨 분포의 분산을 6dB 이내로

제어할 수 있다.

 

8) 잡 음

최근의 회로 소자 특성의 개선에 의하여 증폭기의 다이나믹 레인지는 현저하게 향상되었다. 그러나 조정의 불완전 함이나 전기로 부터의 유도에 의한 험이나 잡음이 들리는 경우가 있다.

표준 레벨 설정의 상태에서 스피커 잡음은 실내 암소음의 Threshold 레벨 이하여야 한다.

 

9) 왜 곡

차내, 역, 일반사무실, 호텔등의 일반 방송설비 가운데 귀로 분명히 검지할 수 있는 왜곡이 발생되는 경우도 있다. 증폭기는 적어도 고조파 왜곡율, IM 왜곡율 이 모두 0.5% 이하여야 한다. 일반 방송용의 증폭기 중에는 특히 낮은 입력 레벨에서 왜곡이 커지는 경우가 있으므로 특히 주의 하여야 한다.

그러나 마이크에서 스피커 재생까지의 모든 계통의 왜곡을 현장에서 측정하는 것은 용이하지 않다. 일상적으로 듣는데 익숙해진 소리의 확성 또는 코러스, 현악 합주등 왜곡을 검지하기 쉬운 곡을 재생하여 귀로 조사하는 것이 가장 간단하다.

이러한 목적으로 홀 전기 음향 설비 조정용의 프로그램이 콤팩트 디스크로 시판되며 이러한 소스를 이용하는 것이 좋다.

 

10) 안전성

하울링이 발생하지 않고 안정된 확성이 가능한 것이 전기 음향 설비의 기본적인 성능이다.

 

11) 안전 확성 이득

안전 확성 이득은 객석 내의 대표점에서의 값이며 객석내의 다른 점의 음압 레벨은 실내 음압 레벨 분포에서 쉽게 구할 수 있다.

일반적인 홀에서는 -8dB 가 기준으로 사용되고 있지만 교회와 같이 잔향이 많은 공간에서 스피커의 위치가 적절하지 않는 경우 에는 -12--15dB 의 값이 되는 경우가 있다.

 

12) 최대 확성 이득 (PAG)

하울링 마진을 6dB 로 했을 때 확성장치 on/off 시의 레벨차를 말한다. 이 값은 발성자와 마이크의 거리에 따라 다르므로 PAG 를 나타내는 경우에는 반드시 마이크와의 거리를 명기해야 한다.

 

13) 음성의 명료도

과거에는 음성의 명료도의 평가에는 단음절 명료도 시험이 사용 되었지만 그 결과는 실제의 명료도와의 대응이 좋지 않기 때문에 현재는 사용되고 있지 않다. 최근에는 MTF-STI 법을 사용하고 있으며 STI 0.6 이상이 음향 설비로서의 바람직한 값이다.