평활화
측정된 주파수 반응을 좀더 매끄럽게(Smooth) 표현하는 방식
주파수 반응의 smoothing(평활화)은 데이터의 불규칙성이나 잡음을 제거하여 그래프나 차트를 부드럽게 만드는 과정을 말합니다. 이는 데이터를 분석하거나 시각화할 때 잡음이나 변동을 줄이고 패턴을 뚜렷하게 표현하기 위해 사용됩니다.
일반적으로, 주파수 반응의 Smoothing은 주파수 영역에서의 불규칙한 변동이나 잡음을 제거하여 주파수 응답 곡선을 부드럽게 만듭니다. 이는 주파수 영역에서의 세부적인 특성을 보다 명확하게 파악할 수 있도록 도와줍니다.
주파수 반응의 smoothing은 음향 기기나 음향 장비의 특성을 분석하거나 보정할 때 중요한 역할을 합니다. Smoothing된 주파수 응답은 음질을 개선하거나 장비의 성능을 향상시키는 데 도움이 됩니다.
1/3 Octave Smoothing
스피커 보정을 할 때 스피커의 주파수 반응을 1/3 Octave Smoothing을 하는 이유
사람은 소리의 크기를 인지할 그 소리의 대역폭에도 영향을 받아 소리 크기를 인지한다. 즉 같은 음량의 소리라도, 그 소리의 대역폭이 넓으면 큰소리로, 그 소리의 대역폭이 좁으면 작은 소리로 인지하는데, 어느 정도의 대역폭 이하가 되면 대역폭의 너비와 소리의 크기가 상관이 없어진다.
실험적으로 사람이 인지하는 크리티컬 대역폭은 전 주파수에서 27개의 대역폭으로 나눈 구간을 사용하고 있습니다.
사람의 가청 주파수 대역인 20~20000Hz를 계산해보면, 10개의 옥타브인 것을 알 수 있습니다.
대략 인간의 가청 주파수 영역은 10개의 옥타브로 이루어져 있음을 알 수 있습니다. 따라서 크리티컬 대역에서 말하는 24개의 주파수 밴드를 적용하려면 대략 27~30개 정도의 구간으로 나누는 것이 필요합니다. 1/2 Octave Smoothing은 구간을 20개로 나눈 것 이므로 이에 맞지 않습니다. 1/6 Octave Smoothing의 경우는 구간을 60개로 나누게 되서 필요 이상으로 이퀄라이저 연산 또는 회로 자원이 많이 필요하게 됩니다. 그래서, 가장 적당한 1/3 Octave Smoothing을 적용하면 30개 구간으로 나눌 수 있습니다. 따라서, 사람의 귀에 들리는 것과 비슷한 주파수 반응을 얻어낼 수 있습니다. 이 이상의 Smoothing 데이터는 사람의 귀의 인지 한계를 넘어선 데이터라고 할 수 있습니다. 그래서 그렇게 적용해서 이퀄라이저를 적용해봤자 시스템 자원 낭비가 될 가능성이 높고, 사람은 인지를 할 수 없습니다. 별로 의미가 없습니다. 1)
따라서, 룸 보정 이퀄라이저를 적용할 때는 1/3 Octave Smoothing을 적용한 주파수 반응 그래프를 기준으로 하여 적용하는 것이 일반적입니다. 1/6 Octave Smoothing을 적용하여 좀 더 세밀하게 해도 무방합니다.
이는 대부분의 스피커 보정 용도의 그래픽 이퀄라이저나 GLM, SoundID와 같은 룸 보정 시스템들이 1/3 Octave Smoothing 위주로 판단하는 이유이기도 합니다.
1/24 Octave Smoothing
장비의 주파수 반응의 스펙을 표기할 때는 1/24 Octave Smoothing으로 표기하는 것이 바람직합니다.
장비의 마켓팅에서 매끄러운 주파수 반응을 가지는 것처럼 보이게 하기 위해 Smoothing을 과하게 적용하는 경우는 대중들의 눈을 속이는 행위가 될 수도 있습니다. 1/3, 1/6 Octave Smoothing으로 장비의 스펙을 표기 하는 것은 지양하면 좋겠습니다.
Psychoacoustic Smoothing
Psychoacoustic Smoothing 이라는 진보된 Smoothing 방법도 있습니다. 이는 사람의 청감각 특성에 좀 더 부합하는 방법으로 Smoothing을 적용하게 됩니다.
REW Manual
Psychoacoustic smoothing uses 1/3 octave below 100Hz, 1/6 octave above 1 kHz and varies from 1/3 octave to 1/6 octave between 100 Hz and 1 kHz. It also applies more weighting to peaks by using a cubic mean (cube root of the average of the cubed values) to produce a plot that more closely corresponds to the perceived frequency response
Psychoacoustic smoothing은 100Hz 아래의 1/3 Octave, 1 kHz 이상의 1/6 Octave를 사용하며, 100Hz에서 1kHz 사이에서는 1/3 Octave에서 1/6 Octave로 변합니다. 또한 뾰족한 부분에 더 많은 가중치를 부여하기 위해 큐브 평균(세 번 제곱 값의 평균의 세제곱근)을 사용하여 플롯을 생성하여 사람이 인지하는 주파수 응답에 더욱 가깝도록 합니다.
- 요약 : 사람의 청각 인지 특성에 더 가깝게 표기하는 방법이다.