등청감 곡선, Equal Loudness Contour

ISO 226은 인간의 청각 기관이 주파수별로 소리의 크기를 얼마나 다르게 인지하는지 물리적 음압 레벨($\text{dB SPL}$)과 주관적 크기 단위(Phon)의 상관관계로 정의한 '등청감 곡선(Equal-Loudness Contours)'의 최신 국제 표준 규격이다.

인간 청각의 주파수별 민감도를 계측하여 심리음향학적 데이터 지도를 구축한 표준이며, 현행 가장 정확하고 통용되는 버전은 ISO 226:2003이다.

인간 청각의 주파수별 비선형성(인체 고유의 EQ 곡선)을 정량화하기 위한 학계의 연구는 다음과 같은 역사적 단계를 거쳐 ISO 226 표준으로 규격화되었다.

• Fletcher-Munson Curve, 1933년

벨 연구소(Bell Labs)의 하비 플레처와 와일던 먼슨이 헤드폰 청취 환경을 기반으로 최초로 측정한 등청감 곡선의 시초이다. 당시 기술적 한계로 저음역의 오차가 일부 존재하지만, 심리음향학의 패러다임을 세운 기념비적 연구이다.

• Robinson-Dadson Curve, 1956년

무향실 내에서 정면 스피커를 바라보고 청취하는 '자유 음장(Free-field)' 상태에서 더욱 정밀하게 재계측된 곡선이다. 이 버전이 전 세계적으로 인정을 받으며 최초의 ISO 226(1987년 제정) 표준의 근간이 되었다.

기존 로빈슨-데드슨 곡선이 고음역 및 저음역대에서 현대 데이터와 오차가 발생한다는 점을 발견하고, 전 세계(독일, 일본, 미국 등) 주요 음향 연구소의 현대적 임상 실험 데이터를 총망라하여 대대적으로 개정한 현행 표준이다. 과거 곡선들에 비해 인간의 귀가 저음역대($100\text{ Hz}$ 이하)에서 훨씬 더 둔감하다는 사실이 실증적으로 반영되어 곡선의 기울기가 훨씬 가파르게 교정되었다.

그림 1

인간의 귀(외이도)는 물리적으로 약 $3\text{ kHz}$ 부근에서 강한 공명 현상을 일으킨다. 이 때문에 ISO 226 곡선 지도에서 이 대역은 아래로 심하게 움푹 파여 있다. 즉, 아주 미미한 물리적 에너지($\text{dB SPL}$)만 주어도 뇌는 가장 자극적이고 시끄러운 소리로 인지한다. (아기 울음소리, 날카로운 경고음, 인간 말소리의 핵심 명료도 대역이 여기에 속하는 생물학적 진화의 결과이다.)

인간의 청각은 저음으로 갈수록 물리적 에너지를 심하게 흘려버린다. 예를 들어 기준점인 $1\text{ kHz}$의 $40\text{ dB SPL}$ 소리와 똑같은 크기($40\text{ Phon}$)로 $20\text{ Hz}$의 서브 베이스를 체감하려면, 물리적 음압을 $80\text{ dB SPL}$ 이상(물리적 에너지 기준 10,000배 이상)으로 무지막지하게 올려주어야 한다.