이신렬 음향공학박사 특별 기고 시리즈; 소리에 관한 모든 것 #2

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2. 과학적인 오디오 접근

by 이신렬 음향공학박사 글, 이무제 정리, 자료제공: A49, 소니캐스트


Harman International의 블라인드 리스닝 룸. 테스트 스피커는 시각적으로는 불투명하지만 음향적으로는 투명한 커튼 뒤에서 청취자에게 보이지 않게 청취됩니다. 자동화된 "스피커 셔플러"가 테스트 스피커를 위치 안팎으로 옮겨 각 스피커가 방에서 정확히 같은 위치를 차지하도록 합니다. 


음악에 기반을 둔 오디오는 과학적인 평가뿐만 아니라 정서적인 영향도 크게 받으면서 발전해 왔습니다. 초창기에는 측정이 매우 비과학적이었고, 스피커 성능을 정확하게 측정할 수 있는 역량을 갖추기까지 수십 년이 걸렸습니다. 오랜기간 동안 주관적인 것과 객관적인 것에 대한 논쟁이 있었고, 그 과정에서 우리가 듣는 것을 똑같이 측정해 낼 수 없다는 믿음이 널리 퍼졌습니다. 처음에는 그 말이 맞았지만 점차 음향기술이 발전하면서 과학적 방법이 적용되기 시작했습니다.

오디오에 대한 과학적 접근은 기존 주관적인 접근방식에 대한 도전이었기 때문에 인기가 없었습니다. 사실은 제품을 듣고 평가하는 것이 훨씬 더 쉽습니다. 그 중 청취 능력이 검증된 사람들은 매우 정확한 평가를 할 수 있습니다. 오디오 애호가와 같은 비 전문가들은 헌신적인 노력만으로 오디오를 평가할 자격을 갖추었다고 주장하며, 일부는 오디오가 평론가가 되었습니다. 지금 돌이켜보면 음악가들을 청취 능력을 갖추었다고 보기 어렵습니다. 이들은 매우 왜곡된 음질을 음악적으로 그럴 듯하게 받아들일 수 있습니다. 따라서 일반 청취자 입장에서는 상당히 다른 인상을 받을 수 있습니다.

오디오 역시 비즈니스의 영역입니다. 제품 홍보를 위해서는 유튜브와 리뷰어들에게 비용을 지불해야 합니다. 제품 리뷰는 구독자들에게 구매에 있어 큰 영향을 미치지만, 대부분의 경우 제대로된 측정 장소와 측정 장비가 없고, 측정된 데이터를 분석할 능력이 부족하며, 통제된 이중 맹검(double blind) 청취 테스트 장비 및 통제된 비교 청취를 위한 전용 장소가 제한적이거나 없는 경우가 많습니다. 이처럼 과학적인 주관평가 및 객관평가를 수행할 기회가 없기 때문에 고도로 문학적이며 화려하게 수식된 산문 형식의 오디오 평론이 나오게 되어 버립니다. 이러한 의견에 대한 과학적인 검증을 요구받으면 대부분 큰 반발이 일어납니다.

주관평가 옹호자들은 오디오 엔지니어를 이상한 사람들로 생각합니다. 이들은 오디오 엔지니어들이 매우 섬세한 음질, 무대감, 현장감과 같은 요소들에 관심이 없다고 주장합니다. 이것은 리뷰 중인 제품의 소리에 대한 문학적인 묘사와 과학적인 측정데이터 사이의 싸움이었습니다. 만약 이 사람들이 과학을 신뢰하고, 정확한 다양한 측정 데이터를 접근할 수 있었다면 이런 상황은 발생하지 않았을 것입니다. 오디오 과학은 리뷰어와 청취자 모두에게 도움이 될 것입니다. 국내에서는 매우 드물기는 하지만 측정을 기반으로 하는 오디오 리뷰어의 경우 유효한 측정이 이루어지고 있으며 매우 객관적인 측정 데이터를 제공합니다. 


JBL M2 레퍼런스 스피커의 Spinorama 측정 데이터. 


2.1 엄밀한 주관평가가 가능한가?

사람들은 평탄한 주파수 응답과 방사 특성이 잘 제어된 스피커를 선호합니다. 이것은 개인적인 경험에 근거한 것일 수도 있지만, 수십년간 수많은 주관 및 객관평가를 통해 이를 증명합니다. 

주관평가는 청취훈련이 제대로 되어 있지 않는 사람들과  블라인드 테스트를 하지 않는 평론가들이 주관주의에 입각한 무비판적인 청취의 결과물입니다. 현재의 하이엔드오디오는 오랜 기간동안 체계적인 과학적 노력의 결과물인 이중 맹검 테스트를 거부하면서 1980년대에 신뢰를 많이 잃었습니다. 이러한 거부는 이성적인 사람들 사이에서 끝없는 조롱의 대상이 되고 있습니다.

이러한 상황은 바뀔 수도 있지만, 그렇지 않을 수도 있습니다. 제대로 주관평가를 하려면 통상적인 예산과 일정으로는 감당하기 어려운 비용과 시간이 들기 때문입니다. 몇몇 과학적인 리뷰어들은 정면 주파수 응답, 총고조파왜곡율, 임피던스와 같은 매우 간소한 측정만을 수행합니다. 이는 올바른 방향으로 나아가기 위한 하나의 방법이지만, 모든 측정 과정을 생략하는 리뷰어의 경우 구독자들은 좋은 제품을 선택할 수 없을 것입니다. 사실, 오디오가 금전적으로 부담을 주지 않는 단순한 취미로만 남는다면 이런 것들은 아무런 해가 되지 않습니다. 주관평가를 배제하고서 오디오의 심리음향학에 대한 이해도를 절대 높일 수 없습니다.

우리가 듣는 소리가 가장 중요한 부분이고, 주관평가와 가장 상관관계가 높은 측정항목을 찾는 것이 핵심과제입니다. 심리음향학은 우리가 듣는 것과 측정하는 것 사이의 관계, 즉 주관적인 데이터와 측정된 객관적인 데이터의 상호작용입니다. 녹음 스튜디오에서 사용하는 모니터스피커에 대한 객관적 측정치가 없는 경우가 많습니다. 프로오디오 종사자들이 앞장서야 합니다. 그들이 하는 모든 작업은 녹음에 고스란히 담겨 있습니다.

 

무지향성 측정용 마이크로폰을 이용한 음향 측정 장비. 그림은 Genelec GLM 시스템이다. 


2.2 과학적 조사를 위한 요구사항

음향 측정은 오랫동안 우리와 함께 해왔으며, 오래 전부터 매우 효과적으로 측정할 수 있었습니다. 과학 기술의 발전으로 우리는 더 적은 비용으로 빠르고 더 정확한 다양한 음향 측정을 수행할 수 있습니다. 이전의 오디오 데이터는 아날로그로 제한되어 있어서 다양한 해석이 쉽지 않았습니다. 지금은 많은 데이터들이 디지털로 제공되면서 아날로그 시대에는 불가능했던 방식으로 데이터를 다양하게 가공해서 해석할 수 있게 되었습니다. 원시 데이터 자체보다 우리가 듣는 것과 더욱 밀접한 관계를 갖는 다양한 데이터를 만들어낼 수 있습니다. 따라서 눈으로 해석하는 것이 더욱 직관적으로 가능해졌습니다.

과거 음향 시스템은 무 지향성 마이크로폰과 1/3 옥타브 실시간분석기(RTA)를 사용하여 평가되었습니다. 그러나 잔향이 있는 복잡한 음장 속에서 인간의 두 귀와 뇌는 이러한 단순한 시스템보다 훨씬 더 복잡하고 분석적입니다. 무지향성 마이크로폰은 모든 방향에서 오는 모든 소리에 대해 구분없이 반응합니다. 또한 인간이 가진 선행음 효과(precedence effect)를 마이크로폰은 흉내내지 못하고, 소리의 입사 방향을 인지하지 못합니다. 하지만 청취자는 음질, 음색과 공간적 속성을 모두 고려하여 소리를 식별합니다.

기술적 측정을 제대로 이해하기 위해서는 신뢰할 수 있고 반복 측정 가능한 주관 데이터를 확보하는 것이 매우 중요합니다. 음향 과학자들은 음악을 전혀 듣지 않거나 잘 못듣는다는 일부 오디오 주관주의자들의 주장과는 달리, 사실은 주관적인 평가가 제품 개발의 핵심입니다. 주관적 평가가 없으면 측정데이터가 의미하는 바를 밝혀낼 수 없습니다. 

이중 맹검 청취테스트를 통해 청취자는 반복 가능한 주관적 점수를 매길 수 있습니다. 또한 객관적인 측정 또한 제대로 수행된다면 항상 일정한 점수를 매길 수 있습니다. 문제는 그것이 주관적 측면에서 무엇을 의미하는지 아는 것이었습니다. 심리음향학이 이러한 주관적인 측정과 객관적인 측정을 서로 연결시켜 줍니다. 


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