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 현실화하기 위해서 K-weighted 가중치를 고려한 필터를 사용하고, RMS 값을 측정하여 dBFS로 결과를 내어서, 단위는 LUFS, 또는 LU로 표기합니다.

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, Loudness Unit Relative to Full Scale
• LU : 상대값¹⁾, Loudness Unit
• 1LU = 1dB의 레벨 증감과 동일합니다.

LUFS²⁾와 LKFS³⁾는 같은 단위입니다. 원래 명칭은 LKFS였으나, LUFS로 바꿔서 부르도록 권장하고 있습니다.

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.

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 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.

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(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.

• https://www.itu.int/dms_pubrec/itu-r/rec/bs/R-REC-BS.1770-5-202311-I!!PDF-E.pdf