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음향:industrial_standards:itu:itu-r_bs_1770
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음향:industrial_standards:itu:itu-r_bs_1770 [2025/08/25] 정승환음향:industrial_standards:itu:itu-r_bs_1770 [2025/09/13] (현재) 정승환
줄 1: 줄 1:
 ======ITU-R BS.1770====== ======ITU-R BS.1770======
 +
 +Algorithms to measure audio **programme loudness** and **True-peak** audio level
 +
 +LUFS 미터는 소리 크기의 범위 및 True-peak를 표기 하도록 만들어진 라우드니스 미터입니다. LUFS 미터의 작동에 대한 알고리즘 및 세부 사항은 ITU-R BS.1770 에서 정의되어 있습니다.
 +
 +사람이 청감상 인지하는 소리 크기, 즉 라우드니스를 수치로 **최대한 비슷하게 현실화**하기 위해서 K-weighted 가중치를 고려한 필터를 사용하고, RMS 값을 측정하여 dBFS로 결과를 내어서, 단위는 LUFS, 또는 LU로 표기합니다.
 +
 +{{ 20250602-105730.png }}
 +
 +====이름과 단위====
 +
 +ITU-R BS.1770은 다음과 같은 명명 규칙 및 단위 규칙을 제안합니다. 기준 레벨과 관련된 값인 Loudness Unit(1LU 는 1dB)과 같은 상대 측정 값입니다.
 +
 +  * LUFS: 절대값, **L**oudness **U**nit Relative to **F**ull **S**cale  
 +  * LU : 상대값((ex)0LU=-23LUFS)), **L**oudness **U**nit
 +  * 1LU = 1dB의 레벨 증감과 동일합니다.
 +
 +>LUFS((Loudness units relative to full scale))와 LKFS((Loudness, K-weighted, relative to full scale))는 같은 단위입니다. 원래 명칭은 LKFS였으나, LUFS로 바꿔서 부르도록 권장하고 있습니다.
 +
 +====k-weighting====
 +
 +K-weighting filter는 인간의 청각 특성을 반영해 설계된 주파수 가중치 필터로, 사람이 잘 듣는 주파수(특히 1~4kHz 대역)를 강조하고, 저음과 고음 등 상대적으로 덜 민감한 영역을 감쇠시킵니다. 이 필터는 ITU-R BS.1770 표준에 따라 라우드니스(LUFS, LKFS) 측정의 핵심 요소로 사용되며, 단순한 물리적 신호 세기가 아닌 실제 사람이 느끼는 음량을 더 정확하게 평가할 수 있게 해줍니다.
 +
 +<WRAP group centeralign>
 +<WRAP half column>
 +{{20250602-110035.png}}\\
 +Pre-filter
 +</WRAP>
 +<WRAP half column>
 +{{20250602-110049.png}}\\
 +RLB filter
 +</WRAP>
 +</WRAP>
 +
 +{{ 20250602-110445.png }}
 +
 +
 +
 +=====Integrated Loudness=====
 +
 +Integrated Loudness는 곡의 시작부터 끝까지, 즉 전체 재생 구간에 걸쳐 소리 크기의 평균을 계산한 값을 LUFS(라우드니스 유닛 풀 스케일) 단위로 표기합니다. 이 값은 곡의 전반적인 소리 크기(라우드니스)를 대표하며, 실제로 사람이 곡을 들을 때 느끼는 평균적인 볼륨에 가까운 수치입니다.
 +게이트 알고리즘이 적용되어 있어, 무음 구간이나 매우 조용한 부분은 측정에서 제외됩니다. 예를 들어, 곡의 클라이맥스 부분만 측정하면 평소보다 훨씬 큰 값이 나올 수 있으므로, 전체 구간을 기준으로 측정하는 것이 중요합니다.
 +>실제 마스터링이나 방송, 스트리밍 플랫폼에서 권장되는 기준값은 Integrated(Program) LUFS 값입니다. 예를 들어, “이 곡은 -10LUFS입니다”라고 하면 곡 전체의 평균 라우드니스가 -10LUFS임을 의미합니다
 +
 +=====Short-Term Loudness=====
 +
 +Short-Term Loudness는 곡의 특정 구간(보통 3초) 동안의 평균 소리 크기를 매 1초마다 표기한 값입니다. 이 방식은 곡의 중간중간, 예를 들어 인트로, 벌스, 코러스 등에서 소리의 크기가 어떻게 변하는지 확인할 때 유용합니다.
 +최고값이 미터의 왼쪽에 표기되며, 곡의 다이내믹 변화나 균형을 체크할 때 참고할 수 있습니다.
 +>즉, 곡 전체의 평균(Integrated)과 달리, 짧은 구간에서의 음량 변화를 실시간으로 볼 수 있습니다.
 +
 +{{음향:meter:lufs_meter:pasted:20220113-000704.png}}
 +
 +=====Momentary Loudness=====
 +
 +Momentary Loudness는 400ms(0.4초) 동안의 순간적인 소리 크기를 100ms마다 측정한 값의 최대값을 표기합니다. 이 값은 아주 짧은 시간 동안의 음량 변화를 파악할 때 사용됩니다.
 +예를 들어, 드럼의 강한 한 박, 신스의 짧은 하이라이트 등 순간적으로 소리가 커지는 부분을 측정할 때 유용합니다.
 +Momentary Loudness는 전체 곡의 평균이나 3초 단위의 Short-Term과 달리, 순간순간의 소리 크기를 빠르게 확인할 수 있습니다.
 +
 +=====Loudness Range=====
 +
 +**Loudness Range(라우드니스 레인지, LRA)**는 곡 전체에서 소리가 가장 큰 부분과 가장 조용한 부분 사이의 차이를 LU(라우드니스 유닛)로 표기합니다. 이 값은 곡의 다이내믹 레인지를 의미하며, 곡이 얼마나 다양한 소리 크기를 가지고 있는지 알 수 있습니다.
 +측정 시, 가장 조용한 부분의 상위 10%와 가장 큰 부분의 상위 5%는 제외되어, 극단적인 값이 결과에 영향을 주지 않도록 합니다.
 +>즉, Loudness Range는 곡의 전체적인 소리 크기 변화 폭을 보여주며, 다이내믹한 곡인지, 아니면 일정한 볼륨을 유지하는 곡인지 판단할 수 있습니다.
 +
 +=====True-peak=====
 +
 +{{page>음향:level:true_peak&noheader}}\\
 +
 +=====Reference======
 +
 +  * https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/bs/R-REC-BS.1770-5-202311-I!!PDF-E.pdf
 +
 +{{tag>라우드니스 미터}}
 +
 +======ITU-R BS.1770(실제 문서)======
  
 **Algorithms to measure audio programme loudness and true-peak audio level** **Algorithms to measure audio programme loudness and true-peak audio level**
줄 41: 줄 116:
  
 >참고 1 – 사용자는 측정된 라우드니스가 주관적 라우드니스의 추정치이며, 청취자, 오디오 자료, 청취 환경에 따라 어느 정도의 불확실성이 존재함을 인지해야 한다. >참고 1 – 사용자는 측정된 라우드니스가 주관적 라우드니스의 추정치이며, 청취자, 오디오 자료, 청취 환경에 따라 어느 정도의 불확실성이 존재함을 인지해야 한다.
 +
 >참고 2 – 본 권고에 따라 미터의 적합성 시험을 위해, ITU-R BS.2217 보고서에 기술된 세트의 테스트 자료를 사용할 수 있다. >참고 2 – 본 권고에 따라 미터의 적합성 시험을 위해, ITU-R BS.2217 보고서에 기술된 세트의 테스트 자료를 사용할 수 있다.
  
줄 319: 줄 395:
 ======Annex 2====== ======Annex 2======
  
 +**Guidelines for accurate measurement of “true-peak” level**
 +
 +이 부속서는 단일 채널 선형 PCM 디지털 오디오 신호 내에서 실제 피크 레벨을 추정하는 알고리즘을 설명한다. 다음 설명은 48 kHz 샘플링 주파수를 전제로 한다.
 +실제 피크 레벨은 연속 시간 도메인에서 신호 파형의 최대 (양수 또는 음수) 값이며, 이 값은 48 kHz 시간 샘플링 도메인의 최대 샘플 값보다 더 클 수 있다.
 +
 +=====1. 요약=====
 +처리 단계는 다음과 같다:
 +
 +  - 감쇠: 12.04 dB 감쇠
 +  - 4배 오버샘플링
 +  - 저역통과 필터
 +  - 절대값 처리
 +  - dB TP(실제 피크)로 변환
 +
 +=====2. Block diagram=====
 +
 +{{ 20250826-001932.png }}
 +
 +=====3. 상세 설명=====
 +첫 번째 단계는 12.04 dB(2비트 시프트)의 감쇠를 가하는 것이다.
 +이 단계의 목적은 후속 신호 처리에서 정수 연산을 사용할 경우를 대비한 여유 공간을 제공하는 것이다.
 +부동 소수점 계산 시에는 이 단계가 필요하지 않다.
 +4배 오버샘플링 필터는 신호 샘플링 주파수를 48 kHz에서 192 kHz로 증가시킨다.
 +이 고샘플링 신호는 오디오 샘플로 표현된 실제 파형을 더 정확히 나타낸다.
 +더 높은 샘플링 주파수와 오버샘플링 비율이 선호된다(이 부속서 부록 1 참조).
 +더 높은 샘플링 주파수를 가진 입력 신호는 상대적으로 더 적은 오버샘플링이 필요하다(예: 96 kHz 신호는 2배 오버샘플링으로 충분).
 +이 요구사항을 만족하는 한 세트 필터 계수(차수 48, 4상, FIR 보간 필터)는 다음과 같다:
 +
 +{{ 20250826-002100.png }}
 +
 +{{ 20250826-002116.png }}
 +
 +샘플의 절대값은 음수 값 샘플을 반전시켜 취한다; 이 시점에서 신호는 단극성이며, 음수 값이 같은 크기의 양수 값으로 대체된다.
 +감쇠, 오버샘플링, 필터링, 절대값 처리의 네 단계를 거친 후의 결과는 원래 샘플 값과 동일한 도메인(예: 24비트 정수)에 속하는 수치이다.
 +이후에 초기 12.04 dB 감쇠를 보상할 필요가 있다.
 +이 보상은 전체 처리의 이득을 정상화하여 1배가 되게 한다.
 +감쇠된 값을 12.04 dB(2비트 왼쪽 시프트) 증폭하는 것은, 일반적으로 원래 형식의 전체 스케일 범위보다 높은 값을 표현할 수 있는 수치 형식으로의 변환을 요구할 수 있다.
 +부동 소수점 형식으로 계산 단계를 수행하면 이 요구를 충족시킨다.
 +결과를 증폭하는 대신, 미터 스케일을 적절히 보정하는 방법도 있다.
 +이 가이드라인을 따르고 최소 192 kHz 오버샘플링 샘플링 레이트를 사용하는 미터는 결과를 dB TP 단위로 표시해야 하며, 결과를 로그 스케일로 변환한다.
 +이는 감쇠, 오버샘플링, 필터링, 절대값 처리된 신호의 “20log10”을 계산하고 12.04 dB를 더하는 것으로 달성할 수 있다.
 +“dB TP” 표기는 100% 풀 스케일 대비 실제 피크 측정을 나타내는 데시벨 단위임을 의미한다.
  
 +{{tag>"LUFS"}}

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