목차

EBU tech3276

음향 프로그램 자료 평가를 위한 청취 조건: 모노 및 두 채널 스테레오

서론

청취는 모든 음향 및 텔레비전 프로그램 제작 작업의 핵심 요소입니다. 현대 음향 모니터링 및 측정 기술의 매우 중요한 발전에도 불구하고, 이러한 본질적으로 객관적인 해결책은 가정에서 청취자가 실제로 프로그램을 어떻게 들을지 정확히 알려주지 못합니다. 프로그램 자료의 미적 또는 예술적 품질을 판단할 수 있는 것은 오직 인간의 귀뿐이며, 기술적 품질의 특정 측면도 귀로 판단할 수 있습니다.

그러나 귀가 공정하고 편향 없는 판단을 내리려면 유리한 조건에서 작동할 수 있어야 합니다. 이 문서에서 명시한 청취 조건은 다음 두 가지 상황에서 주로 관련됩니다:

청취 조건의 정확성과 품질은 청취자의 귀에 영향을 미치는 관련 음향 필드 파라미터에 따라 달라집니다. 이러한 파라미터의 정의는 모니터링에 사용되는 스피커의 특성과 청취실의 속성에 여러 가지 설계 제약을 부과할 수 있습니다.

이어폰이나 헤드폰으로 청취하는 경우, 방의 속성은 청취 조건에 거의 영향을 미치지 않는다는 점에 주목할 필요가 있습니다.

이 문서의 주요 부분은 음향 필드 파라미터에 대한 기본 요구 사항을 제시합니다. 이후 4개의 부록에서는 이러한 요구 사항을 충족하는 방법에 대한 권장 사항을 제공합니다.

이곳에 제시된 청취 조건은 프로그램 박람회, 경연 대회에서 프로그램 평가, 음향 시스템의 기술적 품질에 대한 주관적 테스트와 같은 다른 맥락에서 청취 시설 구현에 영감을 줄 수 있습니다.

1. 일반 고려 사항

1.1 스피커 청취

청취실의 청취 조건 품질은 청취 영역에서 모니터 스피커가 생성하는 음향 필드의 특성에 의해 정의됩니다(부록 1 참조). 이 영역은 청취자의 귀 높이(바닥에서 약 1.2m)에 해당합니다. 음향 필드의 주요 구성 요소는 직접음, 초기 반사음, 그리고 잔향 필드를 형성하는 후기 반사음입니다. 이러한 모든 구성 요소는 시간과 주파수에 따라 달라집니다.

1.2 헤드폰 청취

헤드폰을 사용할 경우, 방의 특성은 청취 조건에 거의 영향을 미치지 않습니다. 모니터 헤드폰에 대한 요구 사항은 부록 4에 명시되어 있습니다.

2. 음향 파라미터

2.1 직접음

직접음무향실 조건에서 동일한 스피커를 사용할 때 측정될 수 있는 음향 필드를 의미합니다. 즉, 청취실에서 발생하는 초기 반사음잔향음을 포함하지 않은 음향입니다(2.2 및 2.3절 참조).

직접음의 품질은 관련된 스피커 파라미터에 의해 결정됩니다. 이 문서에서 다루는 응용에 적합한 참조 모니터 스피커의 사양은 부록 3에 제시되어 있습니다.

2.2 초기 반사음

초기 반사음은 경계면 또는 방 안의 다른 표면에서 반사되어 직접음이 도달한 후 처음 15ms 이내에 청취 영역에 도달하는 반사음을 의미합니다.

반사음음압 레벨은 1kHz~8kHz 대역의 모든 주파수에서 직접음레벨보다 최소 10dB 낮아야 합니다. 개별 반사음진폭주파수 응답 임펄스 응답 측정을 통해, 푸리에 변환 방식을 사용하여 도출할 수 있습니다.

시간 및 주파수의 근본적인 제약은 측정에서 얻을 수 있는 해상도를 제한합니다. 효과적인 시간 창 및 대역폭이 적절하게 설정되는 것이 중요합니다.1) 약 500Hz 이하의 주파수 범위를 포함하는 소리의 초기 반사음측정하는 것은 어려울 수 있습니다.

초기 반사음효과는 작업실의 주파수 응답 곡선에서 필터 효과로 관찰될 수 있습니다(2.4절 참조). 제어실에서는 믹싱 콘솔의 상단 표면이 강한 초기 반사음의 잠재적 원천이 될 수 있다는 점에 유의해야 합니다.

2.3 잔향 필드

잔향청취실의 경계면에서 발생하는 다중 반사로 인해 발생하며, 이는 초기 반사음(약 15ms 이상의 시간 지연 후) 이후에 청취 구역에 도달합니다. 잔향 필드청취 구역에서 플러터 에코와 같은 지각 가능한 음향 효과를 피할 수 있도록 충분히 확산되어야 합니다.

잔향 시간은 잔향 필드의 중요한 특성으로, 이는 소리가 초기 레벨에서 60 dB까지 감쇠되는 데 걸리는 시간으로 정의됩니다. 일반적으로 초기 값에서 5 dB에서 최소 25 dB까지의 범위에서 측정됩니다. 측정 기기와 필터감쇠 시간은 잔향 필드감쇠 시간보다 짧아야 합니다. 잔향 시간은 청취실에서 1/3 옥타브 필터링을 사용하여 측정해야 하며[1], 측정 소스로는 청취스피커를 사용해야 합니다.

잔향 시간은 주파수에 따라 다릅니다. 명목상 잔향 시간(Tm)은 200 Hz에서 4 kHz까지의 1/3 옥타브 밴드에서 측정된 평균 값입니다. 명목상의 잔향 시간

음향 환경이 자연스러움을 유지하도록 하기 위해, Tm 값은 방의 크기에 따라 증가해야 합니다. 이를 위한 공식은 다음과 같습니다:

여기서,

잔향 시간 T는 63 Hz에서 8 kHz까지의 주파수 범위에서 1/3 옥타브 밴드측정되어야 하며, 그림 1에 나타난 허용 오차 마스크에 부합해야 합니다. 또한, 잔향 시간이 주파수에 따라 급격하게 변화하는 것을 피해야 하며, △T, 인접한 1/3 옥타브 밴드 간의 잔향 시간 차이는 다음과 같은 한계를 초과하지 않아야 합니다:

그림 1: ± Tolerance limts for reverberation time.

2.4 오퍼레이션 룸 응답 곡선

오퍼레이션 주파수 응답 곡선은 청취 지점에서 스피커 또는 스피커들이 생성하는 음압 레벨주파수 응답으로 정의됩니다. 이 측정을 위한 테스트 신호[1]에서 지정한 대로 1/3 옥타브 필터링된 핑크 노이즈입니다. 오퍼레이션 주파수 응답 곡선은 스피커청취실 간의 상호 영향을 평가하는 중요한 기준이며, 따라서 청취 조건을 평가하는 데 중요합니다. 이 곡선은 재생된 소리에 대한 주관적인 평가와 잘 일치합니다.

측정된 운영 응답 곡선에 대한 허용 오차는 그림 2에 나와 있습니다. Lm은 200 Hz에서 4 kHz까지의 중심 주파수를 갖는 1/3 옥타브 밴드레벨 평균값입니다. 허용 오차는 각 (주요) 채널에 대해 별도로 충족되어야 합니다. 스테레오 재생의 경우, 각 채널의 실내 응답이 밀접하게 일치하는 것이 중요합니다.

그림 2: ± Tolerance limits of the operational room response curve.

  • 주파수: 저주파에서 특히 작은 방에서는 실내 응답 곡선의 허용 오차를 달성하는 것이 어려울 수 있습니다. 이러한 오차는 방의 음향 처리 및/또는 스피커청취 위치의 조정을 통해 만족시켜야 합니다.
  • 전기적 보정(이퀄라이징): 위에서 언급한 방법으로 운영실 응답 곡선의 선형성을 달성할 수 없을 경우, 전기적 보정이 필요할 수 있습니다. 조정은 모니터 스피커주파수 응답 조정이나 외부 이퀄라이저를 사용하여 수행할 수 있습니다.
  • 전기적 이퀄라이징 주의 사항: 재생 품질을 저하시키지 않도록 전기적 이퀄라이징은 신중하게 사용해야 합니다. 저주파 범위(f < 300 Hz)에서만 수정을 하는 것이 좋습니다. 모든 채널은 동일한 방식으로 조정해야 합니다.

2.5 청취 레벨

레퍼런스 청취 레벨(LLISTref)은 재생 채널의 민감도를 나타냅니다. 이 값은 청취 세션에서 레벨 조정에 대한 참조 이득(0 dB)을 설정하는 데 사용됩니다. 스피커 재생 채널은 일반적으로 볼륨 제어와 모니터 스피커로 구성되며, 이 스피커증폭기, 필터기타 요소를 포함한 복잡한 장치일 수 있습니다 (부록 3 참조).

채널은 다음과 같은 방법으로 레퍼런스 청취 레벨로 조정됩니다. 핑크 노이즈 테스트 신호가 각 재생 채널에 별도로 입력됩니다. 테스트 신호RMS 레벨은 “Alignment signal level”로, 즉 아날로그 장치에서는 PML(Permitted Maximum Level, 허용 최대 레벨)에 대해 ±9 dB이어야 합니다 (ITU-R 권고 BS.645 [2]).

여기서 n은 전체 구성에서의 재생 채널(주요 스피커)의 수입니다.

2.6 배경 소음

공조 시스템이나 기타 외부 또는 내부 소스에서 발생하는 연속적인 배경 소음SPL(RMS, 느림)[5]청취 영역에서 바닥에서 약 1.2 m 높이에서 측정되며, 이상적으로는 NR 10을 초과하지 않아야 합니다 [표 1, 그림 3]. 어떤 경우에도 배경 소음은 NR 15를 초과해서는 안 됩니다. 배경 소음은 인지 가능한 충격적이거나 주기적이거나 음조를 가진 성질을 가져서는 안 됩니다.

표 1. Noise Rating curves(Octave band sound pressure level values in dB re 20mPa)

NR curve Frequency (Hz)
31.5 63 125 250 500 1k 2k 4k 8k
10 62.2 43.4 30.7 21.3 14.5 10.0 6.6 4.2 2.3
15 65.6 47.3 35.0 25.9 19.4 15.0 11.7 9.3 7.4

그림 3: ± Noise Rating curves

부록 1: 모노 및 스테레오 스피커 청취: 음원과 청취자의 위치

1. 일반

모니터 스피커음향 중심 높이는 최소 1.2m이어야 합니다. 모니터 스피커의 높이와 기울기는 참조 청취 지점에서 스피커의 참조 축이 앉은 사람의 귀 높이(약 1.2m)에서 교차하도록 결정되어야 합니다. 참조 축의 기울기 각도는 수평면에 대해 10°를 넘지 않아야 합니다. 모니터 스피커가 벽에 설치되지 않은 경우, 스피커음향 중심과 주변 벽 사이의 거리는 최소 1m 이상이어야 합니다. 직접 소리의 전파는 스피커청취 구역 사이에 장애물이 없도록 해야 하며(150Hz 이하의 최저 주파수에서는 중요하지 않음), 스테레오 시스템의 채널 간 시간 지연 차이는 100ms를 넘지 않아야 합니다.2) 모든 청취 위치는 방의 측면 벽과 뒷벽에서 최소 1.5m 이상 떨어져 있어야 합니다.

2. 스테레오 청취

두 개의 모니터 스피커스테레오 재생을 위해 청취실에 배치해야 하며, 이는 그림 4에 제시된 레이아웃에 따라야 합니다. 모니터 스피커스테레오 베이스의 중심을 지나가는 수직선에 대해 대칭적으로 배치되어야 합니다. 참조 청취 위치는 청취 영역의 중심에 있는 청취자의 머리 위치(약 1.2m)로 나타내며, 최적의 베이스 각도 = 60°로 지정됩니다. 이에 해당하는 최적의 청취 거리는 h ≈ 0.9b입니다. 베이스 폭, b의 허용 가능한 한계는 다음과 같습니다:

그림 4에 표시된 청취 영역의 반경 rL은 일반적으로 0.8m를 넘지 않습니다. 스테레오 인상을 평가할 때, 스테레오 베이스 중간을 지나가는 수직선 상의 청취 위치가 바람직합니다. 호환 가능한 모노 신호(M = L + R)의 제어를 위해 세 번째 모니터 스피커를 제공할 수 있습니다. 이를 사용할 경우, 이 스피커스테레오 베이스의 중간에 배치되며, 스테레오 스피커와 같은 거리에서 참조 청취 지점으로부터 위치해야 합니다. 스피커 응답에 관한 품질 파라미터는 본문 2장과 부록 3에 제시되어 있습니다.

그림 4: ± Typical layout of stereo listening arrangement.

3. 별도의 베이스 스피커

최저 주파수 영역을 재생하기 위해 별도의 스피커를 사용하는 것은 보편화되었습니다. 그 잠재적 장점은 다음과 같습니다:

베이스와 메인 스피커 간의 최적의 크로스오버 주파수스피커의 방 내 위치, 방의 음향 특성 및 원하는 전체 주파수 응답에 따라 달라집니다(부록 3 참조). 별도의 베이스 소스 위치가 감지되지 않도록 하기 위해서는 메인 스피커로부터 더 멀리 떨어진 베이스 스피커 위치에 대해 더 낮은 크로스오버 주파수가 필요합니다.

부록 2. 청취실 및 음향 제어실 설계

1. 일반

이 부록은 본문에서 설명한 음향 필드 파라미터를 설정하는 데 유리한 방 설계 특성에 관한 것입니다. 이 부록에서 다루는 청취실의 두 가지 유형은 다음과 같습니다:

이러한 스피커의 성능 특성은 부록 3에서 논의됩니다. 헤드폰을 사용할 경우 청취실은 사실상 영향을 미치지 않으며, 헤드폰 사용에 대한 지침은 부록 4에 제공됩니다. 청취실의 벽, 바닥, 천장은 제어된 음향 환경의 경계를 정의하며, 일관된 결과를 얻기 위해서는 방 자체의 설계와 스피커청취자의 배치에 신경을 써야 합니다. 청취 환경의 품질은 스피커청취 구역, 즉 청취자의 귀 높이에서 생성하는 음향 필드의 특성에 의해 결정됩니다.

2. 청취실 치수

최소 바닥 면적은:

청취실의 크기는 기술 장비 설치 등 운영 측면과 음향 측면에 의해 결정됩니다. 이 경우, 방의 부피는 300m³를 초과하지 않아야 합니다. 저주파 고유 모드의 고른 분포를 보장하기 위해 방의 비율은 제어된 한도 내에 있어야 합니다. 다음은 길이 대 높이 및 너비 대 높이 비율에 대한 한도입니다:

l= length(방향에 관계없이 긴 사이즈), W=width(방향에 관계 없이 짧은 사이즈), h=height

또한, l, w 및 h의 비율이 정수 값의 ± 5% 이내인 경우도 피해야 합니다. 모든 치수는 내부 구조 표면을 기준으로 측정한 전체 치수입니다.

3. 기타 설계 고려사항

청취실의 신중한 설계와 정밀한 제작음향 환경을 크게 향상시킬 수 있습니다.

부록 3: 기준 모니터 스피커

1. 용어 정의

2. 기술 요구 사항

2.1 일반

이 섹션의 사양은 기준 모니터 스피커에 대한 최소한의 객관적 요구 사항입니다. 그러나 이러한 요구 사항을 충족하는 스피커가 반드시 기준 모니터로 적합하지는 않으며, 이 기능에 적합한 모니터 스피커를 선택하기 위해서는 주관적인 청음 테스트가 필요합니다.

스피커측정반향실 또는 스피커가 정상 설정에서 자유장 조건 하에 작동할 수 있는 다른 측정 환경에서 수행됩니다.

측정 거리스피커 크기와 측정실 특성을 고려하여 선택해야 하며, 일반적으로 약 2m의 거리가 적당합니다.

스펙에 따라 모든 음압, 전압 등은 RMS 값으로 제공됩니다. 절대 음압 수준 값이 중요할 경우, 1m의 기준 거리에서 제공됩니다.

전기적 파라미터 측정의 정확도는 ±0.2 dB 이내여야 하며, 반향실의 불완전한 음향 조건으로 인한 측정 오차는 전체 응답 범위에서 ±1 dB 이하로 유지되어야 합니다. 이 요구 사항을 충족하기 위해 타임 윈도우 측정 기술을 사용하는 것이 적합할 수 있습니다.

2.2 주파수 응답

주파수 응답 곡선은 1/3 옥타브 대역에서 분홍색 소음 테스트 신호를 사용하여 측정됩니다. 측정은 주축에서 (방향각 = 0°) 이루어집니다.

주파수 범위 40 Hz ~ 16 kHz에서 응답 곡선은 4 dB 이내의 허용 오차 범위 내에 있어야 합니다.

+10° 및 +30° 방향에서 측정주파수 응답 곡선은 주축에서 측정주파수 응답과 ±3 dB 이하의 차이를 가져야 하며, +30° 방향에서의 요구 사항은 수평면에만 해당합니다.

2.3 지향성 특성

2.3.1 방사 패턴

250 Hz ~ 16 kHz의 표준 옥타브 주파수에 대해 최소한 1/3 옥타브 대역으로 방사 패턴측정하는 것이 권장됩니다. 방사 최대점은 모든 주파수에서 주축 방향이어야 합니다.

모니터 스피커지향성기준축에 대해 대칭적이어야 하며, 기하학적으로 비대칭적인 모니터 스피커의 경우 스테레오 베이스 중앙을 지나는 수직선에 대해 대칭적이어야 합니다.

2.3.2 지향성 지수

지향성 지수 D는 주축 방향으로 방출된 음향 파워와 해당 방향에서 원형 방향으로 방출될 음향 파워와의 비율을 dB 단위로 표현한 값입니다. D는 250 Hz ~ 16 kHz 범위에서 4 ≤ D ≤ 12 dB 범위 내에 있어야 하며, 고주파수 영역(f > 500 Hz)에서는 큰 주파수 의존성 변화가 없어야 합니다.

2.4 왜곡

고조파 왜곡은 정현파 신호를 사용하여 측정됩니다. 일정한 전압 입력 신호스피커에 공급됩니다. 이 신호는 250 Hz ~ 2 kHz 범위에서 90 dB의 평균 음압 수준을 생성해야 합니다.

이 수준에 대해, 고조파 왜곡 성분은 다음 값을 초과해서는 안 됩니다:

2.5 감쇠 시간

감쇠 시간 ts는 초기 값의 약 0.37배로 음압이 감소하는 데 걸리는 시간을 정의합니다.

정현파 버스트를 입력 신호로 사용해야 하며, 감쇠 시간은 다음 제한을 초과해서는 안 됩니다:

ts ≤ 2.5/f (f는 주파수)

2.6 시간 지연

영상과 함께 음향이 발생하는 경우, 스피커 시스템의 시간 지연으로 인해 청취 위치에서 음향영상의 상대 지연EBU 기술 권고안 R37에 정의된 값을 초과하지 않도록 해야 합니다.

2.7 다이내믹 레인지

2.7.1 최대 운용 음압 수준

최대 운용 음압 수준 Leff-max모니터 스피커가 최소 10분 동안 열적 또는 기계적 손상 없이, 오버로드 회로가 작동하지 않도록 지속적으로 재생할 수 있는 최대 음압 수준입니다.

Leff-max ≥ 108 dB (1m 기준 거리에서 측정)

2.7.2 자체 생성 소음 수준

자체 생성 소음 수준 Lnoise는 A-가중 음압 수준으로 측정되며, 1m 기준 거리에서 입력이 단락된 상태에서 측정됩니다. Lnoise ≤ 10 dB(A)

2.8 별도 저주파 스피커

별도의 저주파 스피커의 위치는 청각적으로 구별되지 않아야 합니다. 별도의 저주파 스피커를 사용할 경우, 기준 스피커의 요구 사항은 그들이 주로 재생하는 주파수 범위에 대해서만 적용됩니다.

크로스오버 주파수는 저주파 스피커의 위치와 다른 스피커들 간의 관계에 따라 달라야 하며, 크로스오버 주파수가 낮을수록 위치 선택에 자유도가 생깁니다.

부록 4: 레퍼런스 모니터 헤드폰

헤드폰 모니터링이 권장되는 경우, 모니터 헤드폰주파수 응답ITU-R Recommendation BS.708 [8]에 명시된 요구 사항을 충족해야 합니다. 모니터 헤드폰의 다른 모든 특성은 IEC Publication 581, Part 10 [9]에 명시된 요구 사항을 충족해야 합니다.

Bibliography

IEC 간행물에 대한 주의 사항: 1997년부터 새로운 IEC 간행물 및 세부 항목, 기존 간행물의 새로운 판, 개정 및 수정 사항은 모두 60000 시리즈로 지정됩니다. 기존 기본 번호에 60000을 추가해야 합니다. 1997년 이전에 인쇄된 간행물은 수정될 때까지 인쇄된 사본에서 이전 번호 체계를 계속 유지하겠지만, IEC 카탈로그에서는 새로운 60000 번호로 나타납니다.
1)
반사음의 시간 창이나 대역폭이 실제 반사음의 시간 창 또는 대역폭을 초과할 경우, 반사음진폭이 현저히 과소평가될 수 있습니다. 이러한 경우, 측정 결과는 반사 에너지를 포함하지 않는 시간/주파수 영역의 일부를 포함하게 되며, 이는 모든 측정 과정에서 내재된 평균화 과정에 의해 반사음 진폭의 추정값을 줄이는 경향이 있습니다.
2)
이 요구 사항은 연구가 계속되어야 합니다.