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목차
룸 어커스틱
어커스틱 트리트먼트
Room Acoustic treatment, 룸 튜닝
우선은 룸 모드에 과도하게 영향 받지 않도록 방의 사이즈와 청취 환경에 맞는 스피커를 선택하는 것이 최우선이다. 공간에 적합한 스피커를 선택하기 위해서는 아래의 두 가지가 중요하게 고려되어야 한다.
그 다음으로 고려되어야할 사항은 룸 어커스틱 트리트먼트이다.
어커스틱 트리트먼트에서는 슈뢰더 주파수를 기준으로 저음역대는 룸 모드에 의한 피크(부밍)와 딥을 개선하는 것에 중점을 두고 고음역대는 반사에 의한 잔향을 개선하는 것에 중점을 두게 된다.
디퓨저는 소리의 반사를 난반사로 만들어주며 베이스 트랩은 지정된 저음역대의 주파수를 흡음 하여 정재파를 억제할 수 있다. 1차 스탠딩 웨이브가 감소 한다면 2차, 3차 스탠딩 웨이브도 연속적으로 감쇠될 수 있다.
마지막으로, 최후의 수단으로 스피커 보정 소프트웨어나 DSP를 사용하는 것을 권장한다. 룸 모드나 반사에 의한 주파수 반응의 변형은 선형 왜곡에 해당하기 때문에 이퀄라이저를 통해 충분히 보정이 가능하다.
주파수 반응 보정은 보통 그래픽 이퀄라이저를 사용하여 보정하거나, 최근에는 SoundID Reference 나 IK multimedia ARC3, Dirac과 같은 스피커 보정 소프트웨어를 통해 비교적 쉽게 보정이 가능하다. 모니터 스피커의 경우 기종에 따라 GLM과 같은 내장된 DSP 이퀄라이저가 있을 수 있고, DAC의 경우에도 내장된 DSP 이퀄라이저가 있는 경우가 있다.
ADI-2, Room EQ
Genelec GLM
청취 환경의 어커스틱 트리트먼트
청취 환경의 어커스틱 트리트먼트에서는 소리의 에너지의 크기에 따라서 어커스틱 트리트먼트의 규모가 달라지게 된다.
즉 스피커가 큰 소리를 내면 낼 수록, 스피커의 도달 거리가 길수록 어커스틱 트리트먼트의 규모도 비례하여 같이 커진다는 뜻이다.
청취 환경에서의 룸 어커스틱 트리트먼트는 룸 모드 제어 및 확산, 반사 제어가 차음보다 우선한다. 베이스 트랩 및 흡음재와 디퓨저 사용을 위주로 구성하게 된다.
천정에 설치된 디퓨저와 베이스 트랩
녹음 환경의 어커스틱 트리트먼트
녹음 환경의 어커스틱 트리트먼트도 청취 환경과 마찬가지로 악기의 소리 크기에 의해 어커스틱 트리트먼트의 규모가 달라지게 된다.
즉 소리가 큰 악기를 녹음하는 부스일수록 어커스틱 트리트먼트의 규모가 달라진다는 뜻이다.
보컬의 경우에는 큰 어커스틱 트리트먼트를 할 필요가 거의 없지만, 만약 녹음하는 공간이 협소한데, Rock 과 같은 장르의 보컬이어서 소리를 크게 내는 경우, 또는 매우 소리를 크게 내는 성악의 녹음의 경우에는 어커스틱 트리트먼트를 해야하는 경우가 생기며, 드럼의 경우에는 악기 자체의 소리가 매우 크기 때문에 녹음하는 부스의 사이즈도 어느정도 커야하며 당연히 어커스틱 트리트먼트가 반드시 필요하게 된다.
하지만 스피커와 청취 거리가 보통 1m ~ 거리에서 듣는 것에 비해 마이크와 음원 소스의 거리는 20cm ~ 이기 때문에 룸 어커스틱의 규모도 녹음 환경의 룸 어커스틱이 청취 환경의 룸 어커스틱에 비례하여 상대적으로 난이도가 줄어든다고 생각하면 된다.
어커스틱 트리트먼트 엑세서리
차음
Sound insulating
소리를 차단하는 의미로의 “차음”은 소음을 최대한 막아내는 것을 의미합니다. 이는 외부 소음이나 내부 소음이 다른 공간으로 침투하지 못하도록 방지하는 과정을 말합니다. 차음을 통해 특정 공간에서 원하는 수준의 조용함을 유지하거나 소음의 영향을 최소화할 수 있습니다.
차음을 실현하기 위해 다양한 방법과 재료가 사용됩니다. 일반적으로 차음은 다음과 같은 방법으로 이루어집니다:
- 고체 장벽: 차음을 위해 고체 장벽을 사용하는 것은 일반적인 방법입니다. 예를 들어, 벽, 천장, 바닥에 특수한 차음 재료를 사용하거나 여러 개의 겹쳐진 벽 패널을 설치하여 소리의 전달을 막을 수 있습니다.
- 공기 간격: 공기 간격을 이용하여 차음을 구현할 수도 있습니다. 이를 위해 벽과 벽 사이에 공기 간격을 두거나, 공기를 단열하는 재료로 벽을 만들어 소리의 전달을 차단할 수 있습니다.
- 밀폐: 차음을 위해 공간을 완전히 밀폐하는 방법도 사용될 수 있습니다. 문이나 창문 등의 개폐 부분을 신축성 있는 재료로 봉쇄하여 외부 소음의 침투를 차단할 수 있습니다.
차음은 주로 스튜디오, 공연장, 영화관, 사무실, 음악실, 집의 방음 처리, 소음 저감 시설 등에서 사용됩니다. 목표는 외부 소음이나 내부 소음으로부터 오는 방해를 최소화하고, 안락하고 조용한 환경을 유지하는 것입니다.
흡음재
Absorber
흡음은 소음을 감소시키는 과정이나 방법을 의미합니다. 소음이 발생하는 공간에서 소리의 전달이나 반사를 억제하고 소리 에너지를 흡수하여 소음의 영향을 최소화하는 것을 말합니다.
흡음은 주로 다음과 같은 방법으로 이루어집니다:
흡음은 음향 공간에서 소음을 관리하고 향상시키는 데 중요한 역할을 합니다. 음악 스튜디오, 영화관, 녹음 스튜디오, 회의실, 사무실 등에서 흡음 처리가 필요한 경우가 많습니다. 이를 통해 음향 환경을 최적화하고 품질을 향상시킬 수 있습니다.
베이스 트랩
Bass trap
베이스 트랩(Base trap)은 음향 처리의 한 종류로서 저음(베이스) 주파수 범위에서 발생하는 음향 문제를 해결하기 위해 설계된 장치입니다. 저음은 공간에서 특히 처리하기 어려운 주파수 범위로, 반사와 공명 현상이 발생하여 음향의 품질과 균일성에 영향을 줄 수 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 베이스 트랩은 설치되며, 저음 주파수를 흡수하거나 분산시켜 반사와 공명을 제어합니다.
베이스 트랩은 다양한 형태와 디자인으로 제작됩니다. 일반적으로는 저음 주파수를 흡수하거나 분산시키기 위해 밀집한 소재를 사용하거나 구조적인 변화를 가진 패널을 사용합니다. 흔히 사용되는 소재로는 바이널 패브릭, 펠트, 페인팅 타일, 기타 흡음재가 있습니다. 이러한 소재는 저음 주파수의 에너지를 흡수하여 반사를 감소시키고, 공간에서의 공명 현상을 억제합니다.
베이스 트랩은 음향 환경의 품질을 향상시키고 음향 재생의 정확성과 균일성을 개선하기 위해 사용됩니다. 특히 음악 스튜디오, 오디오 청취 룸, 공연장, 녹음 스튜디오 등에서 저음 처리가 필요한 경우에 널리 사용됩니다. 베이스 트랩은 음향 처리 시스템의 중요한 구성 요소로, 공간의 음향 특성을 조절하여 더 정확하고 균일한 음향 경험을 제공합니다.
디퓨저
디퓨저(Diffuser)는 반사된 소리를 분산시키는 역할을 합니다. 디퓨저는 소리의 에너지를 균일하게 공간에 분산시키고 반사된 소리의 강도와 방향성을 제어하여 음향 환경을 향상시킵니다.
디퓨저는 다양한 형태와 디자인으로 제작됩니다. 가장 일반적인 디퓨저 형태는 표면에 돌출된 다양한 크기와 형상의 패턴으로 구성된 패널입니다.
디퓨저는 주로 음향 환경에서 반사된 소리의 강도를 완화하고 음향 재생의 정확성을 향상시키는 데 사용됩니다. 디퓨저를 사용하면 반사된 소리의 강도가 일정하게 분산되어 공간의 음향 특성이 개선되며, 에코나 잔향 같은 부정적인 음향 영향을 감소시킵니다. 이는 음악 스튜디오, 오디오 청취 룸, 공연장, 녹음 스튜디오 등에서 사용되는 중요한 음향 처리 기술입니다.
디퓨저는 음향 반사 패턴과 공간에 따라 다양한 디자인이 있습니다. 몇 가지 일반적인 디퓨저 디자인은 반사된 소리를 분산시키기 위해 계산된 형태와 규칙적인 패턴을 가지고 있습니다. 이러한 디퓨저는 소리의 분산 특성을 최적화하여 좋은 음향 효과를 얻을 수 있습니다.
데스크 반사
명료도
오디오에서의 명료도(Clarity)는 음향 환경 또는 오디오 장비에서 소리의 청취 가능성을 나타내는 지표입니다.
- D50 : Definition at 50ms, 처음 50ms의 소리 에너지를 '초기' 부분으로 사용한 초기 대 총 에너지 비율(%)
Clarity
“Clarity” in audio refers to the indicator of the audibility of sound in an acoustic environment or audio equipment.
룸 모드
룸(Room)의 형태에 의해 이루어지는 특정 주파수들의 반사에 의한 공진, 공명
스피커 유닛의 주파수 반응은 이러한 룸의 반응에 의해 변형되어 부밍과 딥을 발생시킨다.
스피커의 주파수 반응 X 공간의 룸 모드 = 공간의 재생 주파수 특성
룸 모드는 방 안에서 발생하는 음향 현상으로, 공간의 크기와 형태에 따라 일어나는 음파의 간섭 현상을 의미합니다. 방 안의 벽면과 반사면 사이의 음파가 상호 간섭하여 특정 주파수에서 증폭되거나 감쇄되는 현상이 발생합니다.
룸 모드는 주로 저음 주파수 범위에서 나타나는데, 이는 저음의 파장이 방의 크기에 비해 상대적으로 길기 때문입니다. 방의 벽면과 반사면에 반사되는 음파는 서로 상호간섭하여 일정한 위치에서 강화되거나 상쇄되는데, 이로 인해 주파수 응답에서 강조된 주파수와 감쇄된 주파수 구간이 발생합니다.
룸 모드는 음향 시스템 설계와 방 음향 조절에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 룸 모드가 발생하면 특정 주파수 대역에서 음향이 과도하게 증폭되거나 억제되어 주파수 응답이 부드럽지 못하고 불균일해질 수 있습니다. 이는 청취 경험을 저해하거나 음향 재생의 정확성을 저하시킬 수 있습니다.
룸 모드를 관리하고 방 안의 음향을 최적화하기 위해 다양한 방법이 사용됩니다. 예를 들어, 음향 처리 장치를 사용하여 룸 모드를 교정하거나 음향 패널, 흡음재, 디퓨저 등을 사용하여 음파의 반사와 간섭을 조절합니다. 또한, 방의 크기와 형태, 가구 배치 등을 고려하여 룸 모드의 영향을 최소화하는 방향으로 방 설계를 수행할 수 있습니다.
Room modes
Room modes are resonances caused by the reflection of specific frequencies due to the shape of a room. The frequency response of a speaker unit is altered by these room responses, resulting in the final sound reproduction characteristics in an actual space.
Speaker frequency response × Room modes = Acoustic frequency characteristics of the space
Room modes refer to acoustic phenomena that occur within a room, where sound waves interfere with each other based on the size and shape of the space. Sound waves that bounce between the walls and reflective surfaces of a room can interfere with each other, leading to amplification or attenuation of specific frequencies.
Room modes primarily manifest in the low-frequency range because the wavelength of low-frequency sound is relatively long compared to the room's size. Reflected sound waves that interact with each other can reinforce or cancel each other out at specific locations, resulting in emphasized and attenuated frequency ranges in the frequency response.
Room modes are a crucial factor that affects sound system design and room acoustics control. When room modes occur, certain frequency bands may be excessively amplified or suppressed, causing the frequency response to become uneven and non-smooth. This can compromise the listening experience and accuracy of sound reproduction.
Various methods are used to manage room modes and optimize room acoustics. For example, acoustic treatment devices can be used to correct room modes, and acoustic panels, absorbers, diffusers, etc., can be used to control sound wave reflection and interference. Additionally, room design can take into account factors like room size, shape, and furniture placement to minimize the impact of room modes.
룸 모드 공식
- F : frequency
- C : 음속(340m/s)
- L, W, H : Length, Width, Height, Room 사이즈
위 공식을 잘 살펴보면 마주 보는 벽 사이의 간격을 파장으로 두는 주파수의 1/2 주파수(반파장)이 1차 스탠딩 웨이브임을 쉽게 알 수 있다.
Modes
정재파
Standing Wave
방의 벽면들이 마주보고 있기 때문에 소리가 반사되서 일정한 길이와 주파수가 맞아 떨어지면, 해당 주파수는 공진, 또는 상쇄를 일으킨다. 공진에 의한 주파수의 강조를 피크(부밍), 상쇄에 위한 주파수의 감쇄를 딥이라고 보통 이야기 한다.
룸 모드에 대한 공식에 따라서 3.4m의 간격을 두고 마주 보고 있는 두 벽 사이의 스탠딩 웨이브(1차 모드)를 계산 해보면
이다.
이 이야기는 즉 3.4m의 간격을 두고 마주보고 있는 벽사이의 스탠딩 웨이브의 주파수는 약 50Hz이기 때문에, 이 주파수에서 공진에 의한 부밍이 발생한다는 뜻이다.
이것은 1차 스탠딩 웨이브만 계산한 것이고, 2차, 3차…4차…5차..계속 이어지는 스탠딩 웨이브들은 정수배로 발생한다. 즉 100Hz, 150Hz, 200Hz… 등에서도 공진에 의한 부밍이 일어난다는 뜻이다.
이렇게 스탠딩 웨이브의 주파수는 1차, 2차, 3차… 등등의 정수 배의 Mode의 형태를 띄기 때문에, 이러한 여러개의 정수배의 스탠딩 웨이브들을 Modes라고 한다.
즉, 아래 그림에서 개별적으로는 스탠딩 웨이브라고 하지만, 이것의 정수배의 그룹은 Modes라고 한다.
3가지 룸 모드
Axial Modes
Tangential Modes
Oblique Modes
6개의 모든 벽이 만들어 내는 복합 스탠딩 웨이브들의 그룹. 가장 영향이 작지만 가장 경우의 수가 많기 때문에 많은 주파수가 영향 받는다. Axial Modes에 비해 -6dB 덜 공진한다.
룸 모드 calculator
룸 모드 계산 결과 해석
Axial Modes
Axial Modes 는 가장 크게 영향을 미친다.
처음 나온 3가지 값은 각각 143Hz, 34Hz, 71Hz 로 각각 앞뒷벽, 좌우벽, 천장과 바닥에 대한 1차 스탠딩 웨이브들이며 가장 크게 공진하는 주파수의 위치라고 볼 수 있다.2)
실제 측정에서 잘 관측이 된다.
그 밖에 위의 Axial Modes예서 계산되어 나온 데이터 중에 유심히 봐야 할 것은 유난히 겹치는 주파수 대역을 살펴봐야 한다.
위에 결과에서 유난히 자주 등장하는 겹치는 대역의 주파수를 색깔 별로 표기 한 것이다. 측정 결과와 비교해보면 거의 일치함을 알 수 있다.
Tangential Modes
Tangential Modes 는 Axial Modes 에 비해 덜(-3dB) 영향을 미친다.
처음 나온 4가지 값은 각각 147Hz, 160Hz, 79Hz 294Hz, Axial Modes에 의한 증폭된 주파수에 조금 더 추가 된다.
역시 실측정에서 잘 관측이 된다. Axial Modes 에 추가로 Tangential Modes 까지 추가 되어 이와 같이 된 것.
Oblique Modes
Oblique Modes는 큰 영향은 없다. (Axial Modes에 비하여 -6dB)
처음 나온 4가지 값은 각각 163Hz, 327Hz, 491Hz 이다.
실 측정에서 잘 관측이 되지만 크게 영향을 미치지 않은 것으로 보인다.
Reference
RT60
음원 정지 후 소리의 60dB 감쇠를 기준으로 한 잔향 시간을 측정한 값.
공간의 잔향 정도를 나타내는 값.
RT60은 음향 환경에서의 잔향 시간(Reverberation Time)을 나타내는 지표입니다. 잔향 시간은 소리가 소멸되기까지 소요되는 시간을 의미하며, 주로 반사된 소리의 에너지가 60dB로 감소하는 데 걸리는 시간을 측정합니다. RT60은 공간의 음향 특성과 반사, 흡수, 분산 등의 특성을 나타내는 중요한 파라미터로 사용됩니다.
RT60은 음향 환경에서의 잔향 시간을 측정하여 공간의 음향 특성을 평가하고 설계하는 데 사용됩니다. 일반적으로 RT60이 길면 길수록 공간은 더 많은 잔향을 가지고 있으며, 음악이나 음성의 자연스러운 퍼짐과 균일성을 나타낼 수 있습니다. 그러나 너무 긴 RT60은 음향의 정확성과 명확성을 저해할 수 있습니다.
RT60은 다양한 방법으로 측정될 수 있습니다. 일반적인 측정 방법은 소리 신호를 발생시켜 시간 경과에 따른 소리의 에너지 레벨을 측정하고, 60dB로 감소하는 데 걸리는 시간을 계산하는 것입니다. 이를 통해 공간의 잔향 시간을 알 수 있고, 이를 기반으로 음향 환경을 평가하고 조정할 수 있습니다.
RT60은 음악 스튜디오, 공연장, 강당, 회의실 등의 음향 설계 및 조정에 중요한 지표로 활용됩니다. 적절한 RT60 값은 해당 공간의 용도와 음향적 목표에 따라 달라질 수 있으며, 음악, 음성, 공연 등에 최적화된 음향 환경을 조성하기 위해 고려됩니다.
RT60
RT60, or Reverberation Time 60, is a measurement of the time it takes for the sound level to decay by 60 decibels (dB) after the source sound has ceased.
It serves as an indicator of the degree of reverberation in a space and is used to characterize the acoustic properties of an environment. RT60 quantifies the time it takes for sound to decay, primarily focusing on the duration it takes for the reflected sound energy to decrease by 60 dB.
RT60 is a crucial parameter used in the evaluation and design of acoustic environments. Longer RT60 values generally indicate spaces with more pronounced reverberation, contributing to a sense of natural diffusion and uniformity in music or speech. However, excessively long RT60 values can potentially compromise sound accuracy and clarity.
RT60 can be measured through various methods, but a common approach involves generating a sound signal, recording the sound energy levels over time, and calculating the time it takes for the sound to decrease by 60 dB. This measurement provides insights into the acoustic characteristics of a space and allows for the evaluation and adjustment of the acoustic environment.
RT60 is widely employed in the design and calibration of acoustic settings such as music studios, concert halls, auditoriums, meeting rooms, and more. The appropriate RT60 value may vary depending on the specific usage and acoustic goals of the space, aiming to create an optimized acoustic environment for music, speech, performances, and other applications.
주파수에 따른 RT60
16Hz 의 주기는 60ms 이다.
그렇기 때문에 저음역대에 대해서 RT60 값은 매우 높은 수치가 필연적으로 나타날 수 밖에 없다.
무향실에서도 125Hz 이하는 급격하게 값이 커지게 됨을 볼 수 있는데, 이것은 실제의 잔향이 아니고 사실은 저주파수의 파장의 길이가 길기 때문일 수 있다.3)
역시 주파수가 저역대로 내려갈수록 저주파수의 파장의 길이가 길기 때문에 기본적으로 이와 같은 RT60 그래프가 표현된다.
Reference
슈뢰더 주파수
스탠딩 웨이브
정재파, Standing Wave
스탠딩 웨이브는 음향 공간(예: 방, 콘서트홀, 악기 내부 등)에서 소리 파동이 벽이나 경계면에 반사되어, 원래의 파동과 반사파가 중첩될 때 발생하는 현상입니다. 이때 파동의 특정 지점은 항상 진동하지 않고(매듭, Node), 다른 지점은 진폭이 최대(배, Antinode)가 되어 공간 내에 고정된 패턴이 나타납니다.
주요 특징
- 매듭과 배: 매듭은 진동이 없는 지점, 배는 진폭이 최대인 지점입니다. 이들은 공간 내에 규칙적으로 반복됩니다.
수학적 표현
스탠딩 웨이브는 다음과 같이 표현됩니다: $$ y(x, t) = 2A \sin(kx) \cos(\omega t) $$ 여기서 $$A$$는 진폭, $$k$$는 파수, $$\omega$$는 각주파수입니다[5].
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