다이내믹 레인지

Dynamic range

다이내믹 레인지는 음향이나 음악에서 사용되는 개념으로, 소리의 가장 작은 부분과 가장 큰 부분 사이의 차이를 나타냅니다. 이는 소리의 다양성과 강도를 나타내며, 음악이나 오디오의 품질과 표현력을 결정하는 중요한 요소 중 하나입니다.

• 장비의 관점에서의 다이내믹 레인지: 장비의 다이내믹 레인지는 장비가 처리할 수 있는 최소 신호 레벨(노이즈 플로어)과 최대 신호 레벨(클리핑이 발생하기 직전의 레벨) 사이의 차이를 의미합니다. 이 값이 클수록 장비는 더 넓은 범위의 신호를 왜곡 없이 처리할 수 있습니다.
• 음악의 관점에서의 다이내믹 레인지: 음악에서 다이내믹 레인지는 가장 조용한 부분과 가장 큰 부분 사이의 차이를 의미합니다. 다이내믹 레인지가 크면 곡의 감정적 표현이 더 강렬하고, 다이내믹 레인지가 좁으면 일관된 음량으로 곡이 진행됩니다.

음향적인 측면에서 다이내믹 레인지는 소리의 볼륨 변화 범위를 의미합니다. 이는 헤드폰이나 스피커로 재생되는 음악이나 오디오에서 가장 조용한 소리와 가장 큰 소리 사이의 차이를 나타냅니다. 높은 다이내믹 레인지를 가진 오디오 시스템은 세부 사운드를 정확하게 재현하고, 음악의 원래 음량과 감정을 더욱 잘 전달할 수 있습니다. 그러나 압축된 오디오 형식이나 제한된 장비에서는 다이내믹 레인지가 줄어들 수 있어 음악이나 오디오의 품질을 저하시킬 수 있습니다.

오디오 장비들의 일반적인 다이내믹 레인지

• https://en.wikipedia.org/wiki/Comparison_of_analog_and_digital_recording

마이크의 스펙에서 보면 MaxSPL과 Self-Noise 가 있다.

마이크에서 활용할 수 있는 범위는 바로 Self-Noise ~ MaxSPL 사이의 범위 이므로 마이크로폰의 다이내믹 레인지는 이 범위를 말한다.

예시)

• MaxSPL : 145dBSPL
• Self-Noise : 20dBA

다이내믹 레인지 : 145dBSPL-20dBA = 125dB

마이크 프리앰프는 장비 마다 전부 다른 최대 입력 레벨 및 Gain Range 를 가지고 있기 때문에, 동일 등가 입력 노이즈를 측정하여 제시하게 된다. 마이크 프리앰프의 입력에 저항으로 부하를 주어서 노이즈 레벨을 측정한다. 바로 이 EIN 값이 마이크 프리앰프의 다이내믹 레인지를 말한다고 볼 수 있다. 하지만, EIN 은 150Ω을 기준으로 측정한 값이기 때문에, 마이크 프리앰프에 사용된 마이크의 출력 임피던스에 따라 얼마든지 다이내믹 레인지는 살짝 변할 수 있다.

EIN = -130dB : 다이내믹 레인지 = 130dB

어떤 장비의 노이즈 플로어 값 은 매우 낮기 때문에 0dBu=0.775V 이므로, 그 이하의 값인 - 부호로 내려가게 된다. 따라서 노이즈 플로어 값이 -100dBu 라면 그 실제 볼티지 값은 0.000021909V 정도 되는데,

이때, 이 값은 0dBu 를 기준으로 그 이하의 값을 계산한 것 이므로

해당 장비의 최대 입력 레벨을 같이 포함하여 장비의 최소 레벨 부터, 최대 레벨 까지의 범위를 구할수 있다.

최대 입력 레벨이 22dBu 이면서, 노이즈 플로어 값이 -100dBu 인 제품의 경우 다이내믹 레인지는

22+100=122dB

가 된다.

다이내믹 레인지 = MaxSPL - Self-Noise

예)Genelec 8030C = MaxSPL 110dBSPL - Self-Noise 5dB = 105dB

ua apollo x6의 마이크 입력의 경우 PAD on에서 최대 입력 레벨이 26dBu⁵⁾ 이고, 스펙에 기제된 다이내믹 레인지가 122dB 이므로, 122-26= 96, 즉 이 오디오 인터페이스의 마이크 입력의 노이즈 플로어는 -96dBu라고 볼 수 있다.

RME 옥타 마이크의 경우는 최대 입력 레벨이 21dBu, SNR 로 표기를 하는 것이 110dB 인데, SNR 값은 노미널 레벨을 기준으로 잡는 레벨이므로 실질적으로는 노이즈 플로어는 -106dBu⁶⁾ 라고 볼 수 있다. 따라서 이 장비의 다이내믹 레인지는 21+106= 127dB 이다.

마이크

이 마이크의 MaxSPL 은 162dBSPL 이고, Self-Noise 는 10dBA 이다. 따라서

162-10dBA= 152dB 의 다이내믹 레인지를 가지고 있다고 볼 수 있다.

음악의 다이내믹 레인지에 대한 연구 논문
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4753356/

음악적 측면에서의 다이내믹 레인지는 음악이 연주되는 구간 중에서 가장 작은 소리와 가장 큰 소리를 내는 구간의 차이를 말한다.

일반적인 음악에서 다이내믹 레인지는 12dB 정도라고 알려져 있으며, EDM 이나 Rock 에서는 6dB 로 매우 다이내믹 레인지의 폭이 좁기도 하다. 재즈에서는 12~20dB 까지의 다이내믹 레인지가 표현되며, 다이내믹 레인지가 가장 큰 장르는 클래식으로 20dB~30dB 정도 까지의 다이내믹 이 표현되기도 한다.

VU 미터를 잘 살펴 보면 -20VU ~ +3VU 까지 표시하도록 되어있는데, 이러한 음악의 다이내믹 레인지가 넓기 때문에 20dB 정도의 표현을 하도록 설계되어있다고 보면된다. 즉 연주가 작을때는 -20VU 근처에서 바늘이 움직이고 음악이 최대로 다이내믹이 클 때는 0VU 나 +3VU 까지도 바늘이 표현 될 수 있도록 만들어져 있다.