Sonarworks의 SoundID Reference 또는 AV Nirvana의 REW(Room EQ Wizard)와 같은 측정 프로그램의 그래픽으로 나타나는 결과를 해석하고 실용적으로 사용하기 위해서는 음향의 물리적인 특성에 대한 기본적인 이해가 필요하고, 여러분의 룸에서 소리가 동작하는 방식에 대한 이해가 필요합니다. 정확한 음악 모니터링 시스템을 구성하는 것에 방해가 되는 문제를 식별하는 것은 지속적으로 공부할 만한 가치가 있습니다. 이 포스트의 하단 링크에 음향에 관하여 배울 수 있는 훌룡한 사이트를 많이 안내해 두었습니다.
이 포스트의 목적은 룸의 주파수 응답 커브를 읽고 분석하여 주파수 문제에 대한 원인을 밝히고 확정하는 방법을 안내하는 것입니다. 그 후 SoundID Reference와 같은 소프트웨어를 통해 사운드를 튜닝하기 전에 공간의 음향적인 특성을 개선하여 주파수 응답을 부드럽게 할 수 있을 것입니다. 룸 보정 소프트웨어에서 제공하는 정보를 독해하는 방법을 배우려면 계속 읽어보세요.
룸 어쿠스틱 리뷰
개인 스튜디오로 사용되는 방은 일반적으로 남는 방, 사무실 또는 차고 등이 있을 것입니다. 이러한 방의 크기는 일반적으로 2.5~3.5m의 너비에, 2~3m의 높이, 3~5m의 길이를 가지고 있을 것입니다. 미국에서의 천장 높이는 일반적으로 2.5m정도이고, 영국은 2.2m정도입니다.
작은 방에서의 소리의 특성은 슈뢰더 주파수(Schroeder Frequency)에 따라 저주파와 고주파로 구분할 수 있습니다. 대부분 작은 방의 경우 슈뢰더 주파수는 200~500Hz 사이입니다. 슈뢰더 주파수 이하에서는 방 전체가 낮은 주파수의 음파들이 난반사되며 노드(직접음과 반사음이 중첩되는 정재파에 의해 생기는 딥 : 파절)와 안티노드(반대로 정자파에 의해 부스트 되는 지점 : 파복)를 만들도록 공명되는 원인이 됩니다. 이 저주파 사운드 에너지는 “파도”와 같이 전파되어 상호작용 합니다. 슈뢰더 위의 고주파 사운드는 마치 레이저가 방 주변을 반사하며 돌아다니는 것처럼 “광선”과 같이 움직입니다.
음향 전문가들은 작은 방에서 한 장소에 머무르는 것처럼 보여 정재파라고 하는 룸 모드가 발생하여 작은 룸이 음향적으로 좋지 않다고 정의합니다. 또한 표면에서 반사되어 스피커의 직접음을 혼란하게 하는 큰 반사음(높은 주파수)도 형성됩니다. 가로, 세로, 높이가 10미터를 초과하는 방은 큰 룸으로 간주됩니다. 이러한 공간(콘서트 홀이나 실내 경기장 같은)에서는 공간의 반사율이 리버브 필드를 형성해 음향적인 대부분을 형성하므로 초기반사음이나 룸 모드에 관해서는 걱정할 필요가 없습니다. 하지만 분명한 것은, 우리는 모두 음향적으로 작다고 여겨지는 룸에서 작업한다는 것이죠.
평평한 바닥과 천장 및 벽 사이에서 앞뒤로 바운스 된 음파는 룸 모드를 만듭니다. 음파가 평평한 표면 사이에서 앞뒤로 바운스될 때, 음파는 방의 다양한 위치에서 중첩되어 늘어나거나 줄어듭니다. 일부 위치에서는 특정 주파수가 거의 완전히 상쇄되어 들릴 수도 있을 것이며, 일부 위치에서는 같은 주파수가 몇 dB 과장된 상태로 들릴 수도 있습니다. 캔슬링되는 위치를 노드라고 하고 부스트되는 위치를 안티 노드라고 합니다. 노드와 안티 노드가 존재하는 정확한 주파수와 위치는 방의 물리적인 수치(길이, 너비, 높이)에 따라서 달라집니다. 예를 들어서 사무실의 그리드 천장은 낮은 주파수에서 반사되는 것 처럼 보이지는 않지만, 실제로는 드롭 천장 위의 천장 구조물에 반사됩니다.
룸 모드의 종류
반사는 평행한 양 벽에 의해서만 아니라 벽과 바닥, 천장 간에 튕기는 다양한 조합에서 존재합니다. 서로 다른 유형의 반사는 세 가지 유형의 룸 모드를 생성합니다. 모든 방에서는 순간에 약 80가지의 다른 룸 모드가 존재하지만 이러한 모드 중 많은 부분들은 거의 문제가 되지 않습니다.
- Axial room modes는 평행한 표면(두 개의 벽 또는 바닥과 천장) 사이에서 반대 방향으로 이동하는 두 개의 파동으로 인하여 발생하는 축 방향 룸 모드로 가장 강한 모드입니다. 모든 모드의 총 에너지 중 50%를 구성하는 가장 축 모드이기 때문에 음향 전문가들이 가장 관심이 많습니다.
- Tangential room modes는 두 세트의 평행한 벽(4개의 벽 또는 2개의 벽과 바닥 및 천장)에서 반사되는 음파에 의해 형성됩니다. Tangential room modes는 Axial room modes의 절반의 에너지를 갖습니다.
- Oblique room modes는 방의 모든 접점에서 반사되는 8개의 진행파가 관여합니다. Oblique room modes는 Axial room modes의 1/4정도의 에너지에 불과합니다.
룸 모드의 시각화
음악이 플레이되는 동안 방을 돌아다녀 보았다면, 방을 돌아다닐 때 저음의 크기가 급격히 변하는 것을 느껴보셨을 것입니다. 벽과 모서리 부근에서는 저역대가 과장되고 벽에서 멀어지면 저음이 고르거나 너무 적게 느껴질 수도 있습니다. 룸 모드로 인해 생긴 노드와 안티 노드들 사이를 물리적으로 걸어다니며 느낀 것입니다. 특정 방의 수치를 알게 되면 이러한 노드와 안티 노드가 발생하는 위치를 예측할 수 있으므로, 방의 다양한 위치에서 베이스가 어떻게 들릴 것이고, 문제를 일으키는 주파수가 정확히 무엇인지 시각화 할 수 있을 것입니다. 이것은 어쿠스틱 트리트먼트의 방법과 위치, 심지어 리스닝 포지션을 잡는 데까지 도움을 줍니다. 이러한 음향적인 변수를 계산하고 시각화하는 데는 도움이 되는 룸 모드 계산기를 활용해 볼 수 있습니다.
22.4피트(6.82m) 길이 x 9.4피트(2.86m) 너비 x 8.25피트(2.5m) 높이의 방을 분석해 보겠습니다. Dan Siefert의 룸 모드 계산기(Harman 제공)를 사용하여 분석한 그림 1a, 1b, 1c는 1차 Axial room modes의 가장 낮은 주파수의 노드와 안티 노드의 주파수 및 상대적인 위치를 보여줍니다. 첫번째 룸모드는 파란색, 2번째 룸모드는 검정색(첫 번째 주파수의 2배), 3번째 룸모드는 빨간색(첫 번째 주파수의 3배), 4번째 룸 모드는 노란색(첫 번째 주파수의 4배)입니다.
그림1a. 위의 이미지는 전면 벽(이미지의 왼쪽 부분)과 후면 벽(이미지의 오른쪽 부분) 사이에 존재하는 axial modes를 표시합니다. 색 선은 각각 25Hz, 50Hz, 76Hz 및 101Hz의 각 주파수에 대해 에너지가 가장 높은 곳과 가장 낮은 곳을 나타냅니다. 리스닝 포지션은 전면 벽에서 후면 벽까지 길이중 38%위치로 표기됩니다. 이 리스닝 포지션은 노드 및 안티 노드에 정확히 위치하지 않습니다.
그림1b. 그림1b는 위에서 설명한 방의 왼쪽과 오른쪽 벽 사이의 axial modes를 표시합니다. 60Hz, 120Hz, 180Hz 및 240Hz의 주파수에서 에너지의 가장 높고 낮은 곳을 보여줍니다. 리스닝 포지션은 방의 중앙입니다. 60Hz(파란색 선), 180Hz(빨간색 선)의 노드 부분과 120Hz(검은색 선), 240Hz(노란색 선) 안티 노드의 중앙부분이기도 합니다.
그림1c. 이 이미지는 위에서 설명한 방의 바닥(이미지 왼쪽)과 천장(이미지의 오른쪽) 사이에 존재하는 axial modes를 보여줍니다. 68Hz, 137Hz, 205Hz, 274Hz의 주파수에서 에너지의 가장 높은 부분과 낮은 부분을 볼 수 있습니다. 리스닝 포지션은 바당과 천장의 중간 부분이며, 68Hz(파란색 선), 205Hz(빨간색 선)의 노드 부분과 137Hz(검은색 선), 274Hz(노란색 선) 안티 노드의 중간부분이기도 합니다.
이 애널라이징을 통해 배울 수 있는 것
이 차트의 맨 왼쪽과 오른쪽을 보시면 모든 룸 모드는 경계 부분(바닥, 천장 또는 벽)에서 최고조에 달합니다. 이것은 벽 근처나 특히 방 구석에 서 있을 때 가장 크게 들리는 이유입니다. 첫 번째 룸 모드(파란색 선)에는 길이의 절반에 해당되는 위치에 단 하나의 노드(딥)가 존재하며, 두 번째 룸 모드(검정색 선)은 같은 위치에서 피크를 나타냅니다.
각 그래프에서 노드 및 안티 노드가 동일한 위치에서 만나는 곳을 주목해보세요. 리스닝 공간에서 이러한 현상을 들을 수 있는 정확한 위치는 완전히 예측 가능하며 비판적인 리스닝을 위한 공간을 세팅할 때에는 반드시 고려해야 합니다. 이러한 룸 모드 툴을 사용하는 것은 룸 모드가 존재할 위치를 예측하는 간단한 방법입니다.
아래 그림 2는 AMcoustics room mode calculator를 통해 생성한 3D 룸 모드 중 하나입니다.
그림 2. 이 이미지에서는 길이 15피트(4.56m), 너비 12피트(3.7m), 높이 8피트(2.4m)인 룸의 룸 모드를 볼 수 있습니다. 빨간색과 파란색으로 칠해진 모양은 주어진 주파수에서 최대 음량 영역을 나타냅니다(노드). 이미지 A는 112Hz에서 axial mode, B는 94Hz에서 axial mode, C는 70 Hz에서 axial mode, D는 60Hz에서 tangential mode를 보여줍니다. (빨간색과 파란색은 모두 높은 음압을 나타내며 두 가지 색상은 구분짓기 위해서만 사용되었습니다.)
실제 환경에서의 측정
이제 우리는 몇 가지 이론을 알아 보았고, 룸 모드 계산기를 사용해 룸의 문제를 예측하는 방법을 알았으므로 마이크와 소프트웨어로 룸을 측정하여 실제 주파수 그래프가 우리의 음향 환경에 대해 보여주는 것을 확인하겠습니다. 우리는 이 정보를 사용하여 룸 트리트먼트를 진행할 것입니다.
Sonarworks의 이와 같은 보정된 측정용 마이크는 스튜디오를 적절하게 트리트먼트하는 데 필요한 정확한 음향적인 측정을 제공합니다.
이 포스트에서 나올 그래프는 모두 Sonarworks의 보정된 측정용 마이크를 사용하여 내 스튜디오에서 측정되었습니다. 일부 그래프는 무료 REW(Room EQ Wizard) 소프트웨어를 사용하여 생성되었고, 일부는 Sonarworks의 SoundID Reference for Speakers 소프트웨어를 사용하여 생성되었습니다. 저는 중앙으로부터 40인치씩 떨어뜨려 Kali Audio의 IN-8 3웨이 모니터 스피커를 사용하고 있습니다.
이 REW 스크린샷(그림3)은 리스닝 포지션에서 바닥에서 천장까지 앞뒤로 반상되어 발생하는 첫 번째 axial room mode 딥(76Hz)을 보여줍니다. 두번째 룸 모드 주파수인 약 152Hz에서 안티 노트(피크)가 있습니다. 다른 방으로 이사하거나 베이스 트랩을 추가할 계획이 없는 한 이 천장과 바닥에서 오는 룸 모드를 안고 살아야 합니다. 이 문제는 일반적으로 8피트(2.5m) 높이의 천장에서 발생합니다. 천장이 10~12피트인 것은 홈 스튜디오에 있어 실용적인 사치 사항일 것입니다!
그림 3. 이 REW SPL(주파수 응답) 그래프는 약간 정신사나워 보이는 1/48 옥타브 스무딩을 보여줍니다. 심도있는 애널라이징 및 테스트에는 매우 정확한 측정이 사용되지만, 이후 그래프에서 볼 수 있듯이 우리는 1/6 또는 1/3 옥타브 스무딩으로 단순화하여 사용할 것입니다.
아래의 그림 4는 동일한 방의 SoundID Reference 측정을 보여주고 앞서 언급한 두 가지의 동일한 룸 모드가 일어나는 이슈를 볼 수 있습니다. SoundID 측정은 REW 측정보다 부드럽지만 두 측정 모두 룸 모드 문제와 SBIR (Speaker Boundary Interference Responses)을 명확하게 나타냅니다.
그림 4. 이 Sonarworks 그래프는 1/3 옥타브 스무딩으로 보여주며, 76Hz 및 150Hz에서 여전히 룸 모드에서 오는 딥을 볼 수 있습니다.
룸 모드 vs. 저역대 반사
정의에 따라, 룸 모드는 유리병의 입구를 불면 소리를 내는 것과 같은 방식으로 방을 진동 시키는 것입니다. 특정 주파수가 울리면(ringing) 긴 디케이 타입과 함께 공명음을 만들어 냅니다. 표면에서 반사된 소리는 스피커에서 재생되는 소리와 결합하여 특정 주파수에서 딥과 부스트를 만들어 내기도 할 것입니다. SBIR (Speaker Boundary Interference Responses)이라고 하는 이러한 반사는 전면 벽(때로는 측면 벽)에서 반사되는 저주파수에서 가장 심각합니다.
저역대 주파수는 모니터 스피커를 통해 무지향성 및 구형 패턴으로 출력되어 모든 경계들에 부딛히며 스피커는 물론 나머지 공간으로 다시 반사됩니다. 모니터 스피커가 있는 위치에서 뒤쪽의 벽과의 거리가 출력되는 주파수 파장의 1/4인 경우, 반사되는 소리는 원래 파장의 절반이 됩니다. 따라서 스피커 앞쪽으로 주파수 캔슬링이 발생됩니다. 즉 해당 주파수에서 딥이 발생합니다. 문제가 되는 주파수의 정수 배수에서 비싸게 주고 산 스튜디오 모니터 스피커에 소리에 영향을 미치는 부스트 및 캔슬링이 번갈아 발생하게 됩니다. 그림 5를 참고하세요.
그림 5. 여기서 우리는 전면 벽에서 반사되어 원래 사운드와 결합하는 저역대 사운드를 볼 수 있습니다. 스피커의 전면으로 청취자의 귀에서는 파동(높은 압력과 낮은 암력)이 서로 상쇄되고 특정 주파수의 레벨이 떨어지는 것(노드)을 볼 수 있습니다.
저역대 문제에 대한 실제 고려 사항
SBIR 및 룸 모드로 인한 캔슬링은 룸 EQ로 완벽히 수정할 수 없습니다. 주파수를 얼마나 높이더라도 룸 모드는 항상 동일한 양을 떨어뜨립니다. SBIR 문제를 해결하기 위해 스피커를 전면 벽에 매우 가깝게 배치하거나 전면 벽에서 2미터(5.5피트) 떨어진 곳에 배치하여야 합니다. 예를 들어 앞쪽의 벽에서 모니터 스피커까지의 거리가 85cm이면 100Hz에서 노드가 발생하고, 스피커를 170cm로 이동하면 노드가 50Hz로 떨어집니다.
그림3을 다시 살펴보면 300Hz에서 800Hz 사이의 범위에서는 약 90cm 떨어진 측면의 벽과 약 75cm 떨어진 스피커 바로 뒤의 전면 벽에서 반사되어 생기는 피크와 딥으로 매우 고르지 못합니다. 모니터 스피커의 위치를 변경할 수 있습니다. 측벽에서 멀리 떨어뜨리고 전면 벽에 더 가까이 붙일 수 있지만 실질적으로는 한계가 있습니다. 150Hz 이상에서 발생하는 베이스 문제는 100Hz 이하의 낮은 주파수보다 룸 트리트먼트를 통해 훨씬 더 쉽게 처리할 수 있으므로 모니터를 더 높은 주파수에서 SBIR 문제가 발생하도록 이동하는 것이 좋습니다.
여러분은 룸에 스피커를 배치하는 실험을 해야 하며, 측정을 통해 최선의 절충안을 찾아내는 것이 가장 중요합니다. 루틴을 개발하는 것이 좋습니다. Sonarworks로 당신의 셋업을 측정한 다음 모니터를 측벽에서 더 멀리 옮기는 것과 같이 설정을 하 번만 조정하십시오. 다시 측정한 후 음향적인 변화를 확인하십시오. 어떠한 변경이 유효하거나 해로울지 판단하지 못할 수가 있으므로 한 번에 둘 이상의 변경을 수행하지 마십시오.
슈뢰더 주파수 이상
그림6은 진폭(y축), 주파수(x축), 밀리세크당 디케이 타임(z축)이 있는 워터폴 그래프를 나타냅니다. 이 그래프는 측정된 모든 주파수에 대한 디케이 타임과 볼륨을 시각적으로 나타냅니다. 1kHz 이상에서는 제 작은 방은 상당히 짧고 일관된 디케이 타임을 갖습니다. 제 방은 광대역 흡음 패널(10인치 정도의 두깨)로 감싸놓았기 때문입니다. 저역대에서 디케이 타임과 진폭의 큰 변화를 볼 수 있습니다. 약 70Hz의 딥과 45Hz 및 20Hz의 긴 디케이 타임에 유의해서 보세요. 긴 디케이 타임은 소리를 선명하지 않게 합니다. 또한 일부 주파수는 룸 트리트먼트로 과도하게 감쇠되거나 반사에 의해 감소됨을 알 수 있습니다.
그림6
제 딱딱한 데스크탑과 컴퓨터 모니터의 반사는 좋은 스테레오 이미징을 방해하는 반사와 컴필터링을 유발할 수 있습니다(3.5kHz 대역의 딥에 유의). 반사를 줄이기 위해 제 모니터 스피커는 제 컴퓨터 모니터와 작은 데스크탑 스피커에 가리지 않을 정도로 높은 위치에 배치하였습니다. 저는 또한 컴퓨터 데스크톱 위에 모니터를 놓고 뒤에 있는 스피커에서 나오는 소리를 방해하지 않도록 비스듬히 뒤로 기울였습니다. 반사를 줄이기 위해서 컴퓨터 모니터 뒷면을 흡음 소재로 덮었고 데스크탑 표면은 리스닝 포지션에서 귀로 향하는 고주파 반사를 줄이기위해서 고무로 처리하였습니다.
설정이 매우 중요한 이유
바닥에서 스피커 간의 높이, 스피커 사이의 거리, 전면 벽과의 거리, 측벽 및 리스닝 포지션은 모두 방안에서 사운드를 최적화하는 것과 관련이 있습니다. 청취 위치와 모니터 위치의 최적화된 설정은 룸 모드의 영향을 최소화하는 중요한 첫번째 단계입니다. 설정을 최적화한 후 룸을 측정하여 어쿠스틱 트리트먼트(베이스 트램, 흡음 패널 및 디퓨저)를 효과적으로 배치할 것인지를 결정하십시오.
셋업 및 어쿠스틱 트리트먼트를 최적화 한 후 Sonarworks SoundID를 실행하여 음향적으로 완벽하기 위한 마지막 10%를 채우십시오. 룸 어쿠스틱이 완벽하다면 Sonarworks는 사운드를 좋게하기위한 무리한 동작을 하지 않을 것입니다.
Room EQ Wizard(REW)와 같은 프로그램은 단일한 리스닝 포지션에서 스피커가 어떻게 들리는지 측정합니다. SoundID Reference는 여기서 더 나아가서 리스닝 포지션 주변의 여러 지점에서 소리를 측정하여 리스닝 스페이스에 대한 더 많은 정보를 얻음으로써 균일하고 정확한 소리를 내는 효과적인 스윗 스팟을 만드는 데 도움이 됩니다.
Reference 4및 Sonarworks의 최신 버전 SoundID Reference의 목표는 모니터가 룸에서 사운드를 재생하는 동안 모니터를 측정하고 보정하는 것입니다. 스피커 스펙은 유해한 룸 어쿠스틱이 없는 무향실에서 측정됩니다. 많은 모니터 스피커가 평탄한 주파수 응답을 자랑하지만, 작고 룸 트리트먼트가 진행되지 않은 방에서 정확하게 그러한 응답을 생성하는 모니터 스피커는 없습니다. 룸과 스피커가 상호 작용하는 방식과 룸의 어쿠스틱 효과를 예측, 측정 및 처리하는 방법을 이해한다면 고심해서 고른 모니터 스피커에서 최상의 사운드를 얻을 수 있을 것입니다.
원문출처 : https://www.sonarworks.com/soundid-reference/blog/learn/its-all-about-that-bass
Sonarworks의 SoundID Reference 또는 AV Nirvana의 REW(Room EQ Wizard)와 같은 측정 프로그램의 그래픽으로 나타나는 결과를 해석하고 실용적으로 사용하기 위해서는 음향의 물리적인 특성에 대한 기본적인 이해가 필요하고, 여러분의 룸에서 소리가 동작하는 방식에 대한 이해가 필요합니다. 정확한 음악 모니터링 시스템을 구성하는 것에 방해가 되는 문제를 식별하는 것은 지속적으로 공부할 만한 가치가 있습니다. 이 포스트의 하단 링크에 음향에 관하여 배울 수 있는 훌룡한 사이트를 많이 안내해 두었습니다.
이 포스트의 목적은 룸의 주파수 응답 커브를 읽고 분석하여 주파수 문제에 대한 원인을 밝히고 확정하는 방법을 안내하는 것입니다. 그 후 SoundID Reference와 같은 소프트웨어를 통해 사운드를 튜닝하기 전에 공간의 음향적인 특성을 개선하여 주파수 응답을 부드럽게 할 수 있을 것입니다. 룸 보정 소프트웨어에서 제공하는 정보를 독해하는 방법을 배우려면 계속 읽어보세요.
룸 어쿠스틱 리뷰
개인 스튜디오로 사용되는 방은 일반적으로 남는 방, 사무실 또는 차고 등이 있을 것입니다. 이러한 방의 크기는 일반적으로 2.5~3.5m의 너비에, 2~3m의 높이, 3~5m의 길이를 가지고 있을 것입니다. 미국에서의 천장 높이는 일반적으로 2.5m정도이고, 영국은 2.2m정도입니다.
작은 방에서의 소리의 특성은 슈뢰더 주파수(Schroeder Frequency)에 따라 저주파와 고주파로 구분할 수 있습니다. 대부분 작은 방의 경우 슈뢰더 주파수는 200~500Hz 사이입니다. 슈뢰더 주파수 이하에서는 방 전체가 낮은 주파수의 음파들이 난반사되며 노드(직접음과 반사음이 중첩되는 정재파에 의해 생기는 딥 : 파절)와 안티노드(반대로 정자파에 의해 부스트 되는 지점 : 파복)를 만들도록 공명되는 원인이 됩니다. 이 저주파 사운드 에너지는 “파도”와 같이 전파되어 상호작용 합니다. 슈뢰더 위의 고주파 사운드는 마치 레이저가 방 주변을 반사하며 돌아다니는 것처럼 “광선”과 같이 움직입니다.
음향 전문가들은 작은 방에서 한 장소에 머무르는 것처럼 보여 정재파라고 하는 룸 모드가 발생하여 작은 룸이 음향적으로 좋지 않다고 정의합니다. 또한 표면에서 반사되어 스피커의 직접음을 혼란하게 하는 큰 반사음(높은 주파수)도 형성됩니다. 가로, 세로, 높이가 10미터를 초과하는 방은 큰 룸으로 간주됩니다. 이러한 공간(콘서트 홀이나 실내 경기장 같은)에서는 공간의 반사율이 리버브 필드를 형성해 음향적인 대부분을 형성하므로 초기반사음이나 룸 모드에 관해서는 걱정할 필요가 없습니다. 하지만 분명한 것은, 우리는 모두 음향적으로 작다고 여겨지는 룸에서 작업한다는 것이죠.
평평한 바닥과 천장 및 벽 사이에서 앞뒤로 바운스 된 음파는 룸 모드를 만듭니다. 음파가 평평한 표면 사이에서 앞뒤로 바운스될 때, 음파는 방의 다양한 위치에서 중첩되어 늘어나거나 줄어듭니다. 일부 위치에서는 특정 주파수가 거의 완전히 상쇄되어 들릴 수도 있을 것이며, 일부 위치에서는 같은 주파수가 몇 dB 과장된 상태로 들릴 수도 있습니다. 캔슬링되는 위치를 노드라고 하고 부스트되는 위치를 안티 노드라고 합니다. 노드와 안티 노드가 존재하는 정확한 주파수와 위치는 방의 물리적인 수치(길이, 너비, 높이)에 따라서 달라집니다. 예를 들어서 사무실의 그리드 천장은 낮은 주파수에서 반사되는 것 처럼 보이지는 않지만, 실제로는 드롭 천장 위의 천장 구조물에 반사됩니다.
룸 모드의 종류
반사는 평행한 양 벽에 의해서만 아니라 벽과 바닥, 천장 간에 튕기는 다양한 조합에서 존재합니다. 서로 다른 유형의 반사는 세 가지 유형의 룸 모드를 생성합니다. 모든 방에서는 순간에 약 80가지의 다른 룸 모드가 존재하지만 이러한 모드 중 많은 부분들은 거의 문제가 되지 않습니다.
- Axial room modes는 평행한 표면(두 개의 벽 또는 바닥과 천장) 사이에서 반대 방향으로 이동하는 두 개의 파동으로 인하여 발생하는 축 방향 룸 모드로 가장 강한 모드입니다. 모든 모드의 총 에너지 중 50%를 구성하는 가장 축 모드이기 때문에 음향 전문가들이 가장 관심이 많습니다.
- Tangential room modes는 두 세트의 평행한 벽(4개의 벽 또는 2개의 벽과 바닥 및 천장)에서 반사되는 음파에 의해 형성됩니다. Tangential room modes는 Axial room modes의 절반의 에너지를 갖습니다.
- Oblique room modes는 방의 모든 접점에서 반사되는 8개의 진행파가 관여합니다. Oblique room modes는 Axial room modes의 1/4정도의 에너지에 불과합니다.
룸 모드의 시각화
음악이 플레이되는 동안 방을 돌아다녀 보았다면, 방을 돌아다닐 때 저음의 크기가 급격히 변하는 것을 느껴보셨을 것입니다. 벽과 모서리 부근에서는 저역대가 과장되고 벽에서 멀어지면 저음이 고르거나 너무 적게 느껴질 수도 있습니다. 룸 모드로 인해 생긴 노드와 안티 노드들 사이를 물리적으로 걸어다니며 느낀 것입니다. 특정 방의 수치를 알게 되면 이러한 노드와 안티 노드가 발생하는 위치를 예측할 수 있으므로, 방의 다양한 위치에서 베이스가 어떻게 들릴 것이고, 문제를 일으키는 주파수가 정확히 무엇인지 시각화 할 수 있을 것입니다. 이것은 어쿠스틱 트리트먼트의 방법과 위치, 심지어 리스닝 포지션을 잡는 데까지 도움을 줍니다. 이러한 음향적인 변수를 계산하고 시각화하는 데는 도움이 되는 룸 모드 계산기를 활용해 볼 수 있습니다.
22.4피트(6.82m) 길이 x 9.4피트(2.86m) 너비 x 8.25피트(2.5m) 높이의 방을 분석해 보겠습니다. Dan Siefert의 룸 모드 계산기(Harman 제공)를 사용하여 분석한 그림 1a, 1b, 1c는 1차 Axial room modes의 가장 낮은 주파수의 노드와 안티 노드의 주파수 및 상대적인 위치를 보여줍니다. 첫번째 룸모드는 파란색, 2번째 룸모드는 검정색(첫 번째 주파수의 2배), 3번째 룸모드는 빨간색(첫 번째 주파수의 3배), 4번째 룸 모드는 노란색(첫 번째 주파수의 4배)입니다.
그림1a. 위의 이미지는 전면 벽(이미지의 왼쪽 부분)과 후면 벽(이미지의 오른쪽 부분) 사이에 존재하는 axial modes를 표시합니다. 색 선은 각각 25Hz, 50Hz, 76Hz 및 101Hz의 각 주파수에 대해 에너지가 가장 높은 곳과 가장 낮은 곳을 나타냅니다. 리스닝 포지션은 전면 벽에서 후면 벽까지 길이중 38%위치로 표기됩니다. 이 리스닝 포지션은 노드 및 안티 노드에 정확히 위치하지 않습니다.
그림1b. 그림1b는 위에서 설명한 방의 왼쪽과 오른쪽 벽 사이의 axial modes를 표시합니다. 60Hz, 120Hz, 180Hz 및 240Hz의 주파수에서 에너지의 가장 높고 낮은 곳을 보여줍니다. 리스닝 포지션은 방의 중앙입니다. 60Hz(파란색 선), 180Hz(빨간색 선)의 노드 부분과 120Hz(검은색 선), 240Hz(노란색 선) 안티 노드의 중앙부분이기도 합니다.
그림1c. 이 이미지는 위에서 설명한 방의 바닥(이미지 왼쪽)과 천장(이미지의 오른쪽) 사이에 존재하는 axial modes를 보여줍니다. 68Hz, 137Hz, 205Hz, 274Hz의 주파수에서 에너지의 가장 높은 부분과 낮은 부분을 볼 수 있습니다. 리스닝 포지션은 바당과 천장의 중간 부분이며, 68Hz(파란색 선), 205Hz(빨간색 선)의 노드 부분과 137Hz(검은색 선), 274Hz(노란색 선) 안티 노드의 중간부분이기도 합니다.
이 애널라이징을 통해 배울 수 있는 것
이 차트의 맨 왼쪽과 오른쪽을 보시면 모든 룸 모드는 경계 부분(바닥, 천장 또는 벽)에서 최고조에 달합니다. 이것은 벽 근처나 특히 방 구석에 서 있을 때 가장 크게 들리는 이유입니다. 첫 번째 룸 모드(파란색 선)에는 길이의 절반에 해당되는 위치에 단 하나의 노드(딥)가 존재하며, 두 번째 룸 모드(검정색 선)은 같은 위치에서 피크를 나타냅니다.
각 그래프에서 노드 및 안티 노드가 동일한 위치에서 만나는 곳을 주목해보세요. 리스닝 공간에서 이러한 현상을 들을 수 있는 정확한 위치는 완전히 예측 가능하며 비판적인 리스닝을 위한 공간을 세팅할 때에는 반드시 고려해야 합니다. 이러한 룸 모드 툴을 사용하는 것은 룸 모드가 존재할 위치를 예측하는 간단한 방법입니다.
아래 그림 2는 AMcoustics room mode calculator를 통해 생성한 3D 룸 모드 중 하나입니다.
그림 2. 이 이미지에서는 길이 15피트(4.56m), 너비 12피트(3.7m), 높이 8피트(2.4m)인 룸의 룸 모드를 볼 수 있습니다. 빨간색과 파란색으로 칠해진 모양은 주어진 주파수에서 최대 음량 영역을 나타냅니다(노드). 이미지 A는 112Hz에서 axial mode, B는 94Hz에서 axial mode, C는 70 Hz에서 axial mode, D는 60Hz에서 tangential mode를 보여줍니다. (빨간색과 파란색은 모두 높은 음압을 나타내며 두 가지 색상은 구분짓기 위해서만 사용되었습니다.)
실제 환경에서의 측정
이제 우리는 몇 가지 이론을 알아 보았고, 룸 모드 계산기를 사용해 룸의 문제를 예측하는 방법을 알았으므로 마이크와 소프트웨어로 룸을 측정하여 실제 주파수 그래프가 우리의 음향 환경에 대해 보여주는 것을 확인하겠습니다. 우리는 이 정보를 사용하여 룸 트리트먼트를 진행할 것입니다.
Sonarworks의 이와 같은 보정된 측정용 마이크는 스튜디오를 적절하게 트리트먼트하는 데 필요한 정확한 음향적인 측정을 제공합니다.
이 포스트에서 나올 그래프는 모두 Sonarworks의 보정된 측정용 마이크를 사용하여 내 스튜디오에서 측정되었습니다. 일부 그래프는 무료 REW(Room EQ Wizard) 소프트웨어를 사용하여 생성되었고, 일부는 Sonarworks의 SoundID Reference for Speakers 소프트웨어를 사용하여 생성되었습니다. 저는 중앙으로부터 40인치씩 떨어뜨려 Kali Audio의 IN-8 3웨이 모니터 스피커를 사용하고 있습니다.
이 REW 스크린샷(그림3)은 리스닝 포지션에서 바닥에서 천장까지 앞뒤로 반상되어 발생하는 첫 번째 axial room mode 딥(76Hz)을 보여줍니다. 두번째 룸 모드 주파수인 약 152Hz에서 안티 노트(피크)가 있습니다. 다른 방으로 이사하거나 베이스 트랩을 추가할 계획이 없는 한 이 천장과 바닥에서 오는 룸 모드를 안고 살아야 합니다. 이 문제는 일반적으로 8피트(2.5m) 높이의 천장에서 발생합니다. 천장이 10~12피트인 것은 홈 스튜디오에 있어 실용적인 사치 사항일 것입니다!
그림 3. 이 REW SPL(주파수 응답) 그래프는 약간 정신사나워 보이는 1/48 옥타브 스무딩을 보여줍니다. 심도있는 애널라이징 및 테스트에는 매우 정확한 측정이 사용되지만, 이후 그래프에서 볼 수 있듯이 우리는 1/6 또는 1/3 옥타브 스무딩으로 단순화하여 사용할 것입니다.
아래의 그림 4는 동일한 방의 SoundID Reference 측정을 보여주고 앞서 언급한 두 가지의 동일한 룸 모드가 일어나는 이슈를 볼 수 있습니다. SoundID 측정은 REW 측정보다 부드럽지만 두 측정 모두 룸 모드 문제와 SBIR (Speaker Boundary Interference Responses)을 명확하게 나타냅니다.
그림 4. 이 Sonarworks 그래프는 1/3 옥타브 스무딩으로 보여주며, 76Hz 및 150Hz에서 여전히 룸 모드에서 오는 딥을 볼 수 있습니다.
룸 모드 vs. 저역대 반사
정의에 따라, 룸 모드는 유리병의 입구를 불면 소리를 내는 것과 같은 방식으로 방을 진동 시키는 것입니다. 특정 주파수가 울리면(ringing) 긴 디케이 타입과 함께 공명음을 만들어 냅니다. 표면에서 반사된 소리는 스피커에서 재생되는 소리와 결합하여 특정 주파수에서 딥과 부스트를 만들어 내기도 할 것입니다. SBIR (Speaker Boundary Interference Responses)이라고 하는 이러한 반사는 전면 벽(때로는 측면 벽)에서 반사되는 저주파수에서 가장 심각합니다.
저역대 주파수는 모니터 스피커를 통해 무지향성 및 구형 패턴으로 출력되어 모든 경계들에 부딛히며 스피커는 물론 나머지 공간으로 다시 반사됩니다. 모니터 스피커가 있는 위치에서 뒤쪽의 벽과의 거리가 출력되는 주파수 파장의 1/4인 경우, 반사되는 소리는 원래 파장의 절반이 됩니다. 따라서 스피커 앞쪽으로 주파수 캔슬링이 발생됩니다. 즉 해당 주파수에서 딥이 발생합니다. 문제가 되는 주파수의 정수 배수에서 비싸게 주고 산 스튜디오 모니터 스피커에 소리에 영향을 미치는 부스트 및 캔슬링이 번갈아 발생하게 됩니다. 그림 5를 참고하세요.
그림 5. 여기서 우리는 전면 벽에서 반사되어 원래 사운드와 결합하는 저역대 사운드를 볼 수 있습니다. 스피커의 전면으로 청취자의 귀에서는 파동(높은 압력과 낮은 암력)이 서로 상쇄되고 특정 주파수의 레벨이 떨어지는 것(노드)을 볼 수 있습니다.
저역대 문제에 대한 실제 고려 사항
SBIR 및 룸 모드로 인한 캔슬링은 룸 EQ로 완벽히 수정할 수 없습니다. 주파수를 얼마나 높이더라도 룸 모드는 항상 동일한 양을 떨어뜨립니다. SBIR 문제를 해결하기 위해 스피커를 전면 벽에 매우 가깝게 배치하거나 전면 벽에서 2미터(5.5피트) 떨어진 곳에 배치하여야 합니다. 예를 들어 앞쪽의 벽에서 모니터 스피커까지의 거리가 85cm이면 100Hz에서 노드가 발생하고, 스피커를 170cm로 이동하면 노드가 50Hz로 떨어집니다.
그림3을 다시 살펴보면 300Hz에서 800Hz 사이의 범위에서는 약 90cm 떨어진 측면의 벽과 약 75cm 떨어진 스피커 바로 뒤의 전면 벽에서 반사되어 생기는 피크와 딥으로 매우 고르지 못합니다. 모니터 스피커의 위치를 변경할 수 있습니다. 측벽에서 멀리 떨어뜨리고 전면 벽에 더 가까이 붙일 수 있지만 실질적으로는 한계가 있습니다. 150Hz 이상에서 발생하는 베이스 문제는 100Hz 이하의 낮은 주파수보다 룸 트리트먼트를 통해 훨씬 더 쉽게 처리할 수 있으므로 모니터를 더 높은 주파수에서 SBIR 문제가 발생하도록 이동하는 것이 좋습니다.
여러분은 룸에 스피커를 배치하는 실험을 해야 하며, 측정을 통해 최선의 절충안을 찾아내는 것이 가장 중요합니다. 루틴을 개발하는 것이 좋습니다. Sonarworks로 당신의 셋업을 측정한 다음 모니터를 측벽에서 더 멀리 옮기는 것과 같이 설정을 하 번만 조정하십시오. 다시 측정한 후 음향적인 변화를 확인하십시오. 어떠한 변경이 유효하거나 해로울지 판단하지 못할 수가 있으므로 한 번에 둘 이상의 변경을 수행하지 마십시오.
슈뢰더 주파수 이상
그림6은 진폭(y축), 주파수(x축), 밀리세크당 디케이 타임(z축)이 있는 워터폴 그래프를 나타냅니다. 이 그래프는 측정된 모든 주파수에 대한 디케이 타임과 볼륨을 시각적으로 나타냅니다. 1kHz 이상에서는 제 작은 방은 상당히 짧고 일관된 디케이 타임을 갖습니다. 제 방은 광대역 흡음 패널(10인치 정도의 두깨)로 감싸놓았기 때문입니다. 저역대에서 디케이 타임과 진폭의 큰 변화를 볼 수 있습니다. 약 70Hz의 딥과 45Hz 및 20Hz의 긴 디케이 타임에 유의해서 보세요. 긴 디케이 타임은 소리를 선명하지 않게 합니다. 또한 일부 주파수는 룸 트리트먼트로 과도하게 감쇠되거나 반사에 의해 감소됨을 알 수 있습니다.
그림6
제 딱딱한 데스크탑과 컴퓨터 모니터의 반사는 좋은 스테레오 이미징을 방해하는 반사와 컴필터링을 유발할 수 있습니다(3.5kHz 대역의 딥에 유의). 반사를 줄이기 위해 제 모니터 스피커는 제 컴퓨터 모니터와 작은 데스크탑 스피커에 가리지 않을 정도로 높은 위치에 배치하였습니다. 저는 또한 컴퓨터 데스크톱 위에 모니터를 놓고 뒤에 있는 스피커에서 나오는 소리를 방해하지 않도록 비스듬히 뒤로 기울였습니다. 반사를 줄이기 위해서 컴퓨터 모니터 뒷면을 흡음 소재로 덮었고 데스크탑 표면은 리스닝 포지션에서 귀로 향하는 고주파 반사를 줄이기위해서 고무로 처리하였습니다.
설정이 매우 중요한 이유
바닥에서 스피커 간의 높이, 스피커 사이의 거리, 전면 벽과의 거리, 측벽 및 리스닝 포지션은 모두 방안에서 사운드를 최적화하는 것과 관련이 있습니다. 청취 위치와 모니터 위치의 최적화된 설정은 룸 모드의 영향을 최소화하는 중요한 첫번째 단계입니다. 설정을 최적화한 후 룸을 측정하여 어쿠스틱 트리트먼트(베이스 트램, 흡음 패널 및 디퓨저)를 효과적으로 배치할 것인지를 결정하십시오.
셋업 및 어쿠스틱 트리트먼트를 최적화 한 후 Sonarworks SoundID를 실행하여 음향적으로 완벽하기 위한 마지막 10%를 채우십시오. 룸 어쿠스틱이 완벽하다면 Sonarworks는 사운드를 좋게하기위한 무리한 동작을 하지 않을 것입니다.
Room EQ Wizard(REW)와 같은 프로그램은 단일한 리스닝 포지션에서 스피커가 어떻게 들리는지 측정합니다. SoundID Reference는 여기서 더 나아가서 리스닝 포지션 주변의 여러 지점에서 소리를 측정하여 리스닝 스페이스에 대한 더 많은 정보를 얻음으로써 균일하고 정확한 소리를 내는 효과적인 스윗 스팟을 만드는 데 도움이 됩니다.
Reference 4및 Sonarworks의 최신 버전 SoundID Reference의 목표는 모니터가 룸에서 사운드를 재생하는 동안 모니터를 측정하고 보정하는 것입니다. 스피커 스펙은 유해한 룸 어쿠스틱이 없는 무향실에서 측정됩니다. 많은 모니터 스피커가 평탄한 주파수 응답을 자랑하지만, 작고 룸 트리트먼트가 진행되지 않은 방에서 정확하게 그러한 응답을 생성하는 모니터 스피커는 없습니다. 룸과 스피커가 상호 작용하는 방식과 룸의 어쿠스틱 효과를 예측, 측정 및 처리하는 방법을 이해한다면 고심해서 고른 모니터 스피커에서 최상의 사운드를 얻을 수 있을 것입니다.
원문출처 : https://www.sonarworks.com/soundid-reference/blog/learn/its-all-about-that-bass