Wednesday, May 12, 2010
음향 미신 - 음향 재생에 영향을 미치는 요소에 대한 정의
출처: http://www.ethanwiner.com/aes/
2009년 10월 12일, 뉴욕 AES 워크숍에서 이뤄진 Ethan Winer氏의 '음향 재생에 영향을 미치는 요소에 대한 정의' 에 대한 강좌 동영상입니다.
사실은 직접 자막을 넣고 싶었으나 관련 지식이 전무한지라, 들은 내용 그대로 받아적고 요약하여 올려봅니다. (작업 중간 쯤에 대본이 올라왔으나 빠진 부분이 너무 많아서 걍 들으면서 작업) 부분부분 시간표를 달아 두었으므로 영상과 함께 보시는데는 큰 문제가 없으리라 사료됩니다. 그리고 출처에 가시면 영상에 나온 대부분의 sample이 wave file로 공개되어 있으니 영상의 음질 열화가 걱정 되시는 분들은 그쪽으로..
W19 - 음향 미신 - 음향 재생에 영향을 미치는 요소에 대한 정의
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Part 1. 인간의 청각 기관의 작동 원리
(중점 요약)
[1분 15초] James "JJ" Johnston (DTS, Inc. 수석 과학자):
당신이 각기 다른 기능이나 물체의 무언가를 다른 방식으로 청취하게 되면,
- 당신은 서로 다른 것을 기억하게 됩니다.
- 엄청난 데이터의 바다에서 당신은 단지 다른 일부만을 뽑았으니까요.
- 물론 이는 뇌의 자연적인 기능 중 일부이므로 환각같은 것이 아닙니다.
만일 당신이 무언가가 다를 수 있다고 가정할만한 이유를 가지고 있다면,
- 그것들을 다르게 청취하게 될 겁니다.
- 따라서, 당신은 서로 다른 것을 기억하게 됩니다.
- 혹은 모든 것이 같을거라 기대하는 경우에도 마찬가지 입니다.
이는 어떠한 방식의 청각 실험의 집행에 있어서도 아주 중요한 사항입니다.
사실 이 모든 것은, 청각 자극에 관계된 사항만을 구분하는 실험은:
- (지각 효과와 실제 가청 효과가 구분되는) 반증 구조
- 음향 이외 자극에서의 변화로부터 청취자의 격리
- 시간적 근접
- 변인變因 통제
- 훈련된, 편안한 청취자
을 가져야 함을, 즉 blind 실험을 해야 함을 뜻합니다.
(내부 부품이 완전히 터진 McIntosh 진공관 앰프와 멀쩡한 PlasticTiger TR 앰프를 오디오 애호가들을 두고 AB 스위칭 실험-A와 B가 어떤 것인지 명확히 표기-하여, 한명을 뺀 전부가 막장 진공관 앰프 쪽을 선택했다는 일화를 소개)
[5분 30초] Poppy Crum (Johns Hopkins School of Medicine 연구원):
첫번째 샘플: Led Zeppelin의 Stairway to Heaven
- 곡을 역재생한 후, 다시 역재생 시엔 가사를 덧붙여 청중에 나타나는 심리적 가청 변화를 예증.
두번째 샘플: 'The state governers met with the respected legi(기침 소리)latures convening in the capital city'
- 기침 소리에서 s가 들리는 착청 현상을 예증
인간은 음성을 듣도록, 그리고 음이 어떻게 될지 예상하도록 program 되어 있습니다.
[9분 53초] 영상 클립
- John J 대학에서 이뤄진 연구
- 목격자(학생)가 가방을 훔친 용의자의 얼굴을 얼마나 잘 기억하는지에 대한 단기 기억 실험
- 인간의 단기 기억력은 매우 취약
[11분 45초] 영상 클립 종료
[11분 57초] Ethan Winer(RealTraps, Inc.):
(음향 기술자라면 한번쯤 하는 실수: 완벽하게 음을 tuning하고 나서보니 EQ가 bypass 되어 있거나, 혹은 딴 조절기를 만지고 있더라)
인간의 청각적 기억과 청각적 지각은 매우 연약합니다. 기대 편견(expected bias)과 위약 효과(placebo effect)는 사람들이 생각하는 것 보다 훨씬 더 강력하지요.
[12분 30초] James "JJ" Johnston:
(producer를 만족시키기 위해 가짜 EQ를 설치한 system을 목격한 적이 있다는 경험담)
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Part 2 - Ethan氏의 발표 내용
[13분 49초] Ethan Winer:
그럼에도 불구하고 현실은, 50년이 넘도록 완전히 이해된 기본적인 과학적 원리에 대한 끊임없는 논쟁의 지속입니다. Ultra-high sample rate & bit-depth 의 가치, dither & talk-jitter 의 중요성, 그리고 AC 전원선의 교체가 기기를 거치는 소리에 영향을 줄 수 있다는 믿음까지, 전체 음향 산업은 위약 효과 tweak을 의심하지 않는 대중들에게 판매하도록 성장하고 말았다고 저는 믿습니다.
(그 예로서 방의 Comb filter 효과를 줄여준다는 $129 짜리 돌멩이, £500 짜리 클립, $2,995 짜리 초소형 공진기, 청취 피로를 덜어주는 $129 짜리 전원선, $1800 짜리 LP/CD de-magnetizer, $20,000 짜리 Nordost 전원선, $539 짜리 USB선 등을 소개)
왜 청취자들은 언제나 음의 차이를 감지하고, 그것도 '향상된' 음을 듣고 있다고 확신할까요? 저는 room 음향에 대한 연구를 통해, Comb filtering이라 불리우는 음향 현상이야말로 청취자들이 케이블, 전원 conditioner, mechanical isolation 장치, low-Jitter external clocks, ultra-high sample rates, 전원선, Fuse 등에서 나타난다 주장하는 음향적인 차이를 설명하는 한가지 답이 될 수 있다고 생각하게 되었습니다. Comb filtering은, 스피커에서 출력되는 직접음이 벽/천장/기타 주위 물체로부터 나온 반사음과 대기 중에서 더해져 발생하는 특정한 종류의 주파수 응답 오류입니다.
이 그래프[17분 49초]는 제가 sheetrock 재질의 반사벽으로부터 18인치 정도 떨어져서 측정한 응답성을 보여줍니다. 그리고 여기서 균일한 간격으로 분포된 peak와 deep null의 반복적 패턴을 확인할 수 있습니다. peak과 null 주파수는 지연 시간, 즉 반사면과의 거리와 관계됩니다.
요 그래프[17분 54초]는 저희 집 거실의 측면벽 반사점을 기준으로 음향재 적용/비적용 상태의 응답성을 비교합니다. peak과 deep null은 예상할 수 있는 1/4 파장 거리에서 발생합니다. 그리고 고역에서는 peak과 null 간 거리가 아주 짧아지지요. 실제로 7 kHz 에서 1/4 파장은 0.5인치도 되지 않습니다. 이러한 고주파 대역에서는 근처의 커피 테이블이나 가죽 시트 커버에서 발생하는 반사만으로도 귀에 들리는 주파수 응답성에 큰 변화를 가져올 수 있습니다. 방 내부의 다중 음향 반사로 발생하는 comb filtering에 의해, 특히 음향 제어가 되지 않은 작은 방의 경우에는 더더욱, 아주 미세한 거리 이동마저도 결과적인 응답성에 영향을 미치게 됩니다. 방 내부 어떠한 위치에서의 응답성도 직접음과 수많은 방향에서 오는 반사음의 합이라고 할 수 있겠습니다.
이 그래프[18분 56초]는 같은 방 내부 4인치 떨어진 두 지점에서 같은 스피커의 주파수 응답을 비교하는데, 마치 다른 스피커로 서로 다른 방에서 측정된 것과 같은 모습을 보입니다. 상식적인 선에서 정말로 중요한 사항은, 대부분의 스피커는 엄청난 왜곡을 가지고 있음에도 불구하고 소비자들은 AD converter의 극미한 왜곡에 매달리고 있다는 사실입니다.
이 그래프[19분 19초]는 50Hz 신호가 재생되는 스피커에서 측정된 배음 왜곡 성분(harmonic distortion)을 보여줍니다. 이를 전부 더해서 THD(total harmonic distortion)을 구하면 6.14% 나 되지요. 이는 2개 이상의 신호로 확인 가능한 혼변조(intermodulation) 왜곡을 제외한 수치입니다.
마찬가지로, 변수가 비교적 적은 음향 기기와 비교하여 모든 가정집 크기의 방은 천차 만별의 저역 응답성을 가집니다. 이는 음향적 제어가 되지 않은 반사음에 의한 comb filtering이나, 12개 이상의 modal 주파수에서 발생하는 대량의 ringing 때문이지요.
위 주파수[19분 46초]는 침실 크기의 공간에서 측정된 저역 응답성을 고해상도로 보여줍니다. 청취 환경이 비교적 열악한 상황에서 기기에만 집착하는 것이 과연 정상일까요? 물론 우리는 음향 전문가답게 가능한한 최고의 음질을 추구해야만 합니다. 그렇지만 상식과 실용을 빼놓으면 곤란하겠지요. 저의 의도는 음향의 중요성을 전달하는 것이 아닌, 재생 시스템의 어떤 부분이 가장 많은 손실을 가져오는지 일깨워 드리는 것 입니다. 상식을 가진 사람이라면 가장 취약한 연결점부터 공략을 하게 되겠지요.
또한 제품 사양을 중요하지 않고, 과학은 자신들이 듣는 소리를 측정할 수 없다고 믿는 부류들에 의한 反-과학적 선입견이 현재 음향 애호 소모임에는 팽배해 있습니다. 이것만은 확실합니다: 과학이 아니었다면, 우리는 아직도 원시의 삶을 벗어나지 못하고 있었겠지요.
"JJ" 氏께서 설명하신대로, 음반 재생 시 마다 소리는 조금씩 다르게 들릴 수 있습니다. 나아가서, 머리를 1~2인치만 움직여도 음향 comb filtering에 의해 주파수 응답은 -음향적 제어가 되지 않은 공간에서는 더더욱- 무지막지하게 변화합니다. 그리고 음악은 반복해서 들으면 들을 수록 더 자세한 세부 사항을 파악할 수 있게되지요. 현재 재생되는 음악에서 triangle(악기)이 더 잘 들리는 것은 최근에 전원 conditioner을 장착해서입니까, 아니면 단순히 이전에는 그 음악에 그 정도로 집중한 적이 없어서입니까? 측정 장비가 인간의 청각보다 훨씬 신뢰성이 높고 반복적 결과를 도출하는 것이 가능하다는 사실을 이해하는 것은 음향 미신의 종지부를 찍는 최후의 실마리가 될 것입니다. 결과적으로 이 모든 것은 소비자주의적 이야기이며, 사람들이 돈을 어떻게 쓰든 그건 그들의 자유이며 저는 전혀 상관할 바가 아닙니다. 가치를 위한 투자를 반대하는 것도 아닙니다. 음향 외적인 완성도도 일단 돈이 드니까요. 어떤 DI-box는 $30도 안되지만, 다른 DI-box의 가격은 그에 열배가 넘기도 합니다. 만일 제가 세션비가 분당 수백달러나 하는 Universal studio를 빌려서 영화 배경음을 녹음하는 음향 기술자라면, 중요한 타이밍에 고장날 확률이 있는 싸구려 저질 기기를 쓰진 않을겁니다. 제 목적은 오직 음향 해상도에 영향을 주는 요소와, 그에 대한 가청 여부와, 그리고 그 원리를 설명하는 것 뿐입니다.
[21분 38초] 네가지 수치:
• 주파수 응답성 (Frequency Response)
• 왜곡 (Distortion)
• 잡음 (Noise)
• 시간축 오류 (Time-Based Errors)
여기 열거된 네가지 수치들은 고해상도 음향 재생의 평가를 위한 모든 요소가 되겠습니다. 바로 주파수 응답성(Frequency response), 왜곡(Distortion), 잡음(Noise), 그리고 시간축 오류(Time-based errors)가 이에 해당하는데, 각 수치들은 몇가지 세부적인 사항으로 나뉩니다. 예를 들면, 왜곡은 배음(Harmonic) 왜곡, 혼변조(Intermodulation) 왜곡, 그리고 디지털 aliasing 으로 나뉩니다. 또한 잡음은 테잎 hiss, hum & buzz, 비닐 잡음, 그리고 마찰 전기(triboelectric) 효과가 되겠습니다. 시간축 오류라면 비닐 음반에서 발생하는 wow, 테잎에서 나타나는 flutter, 그리고 디지털 시스템의 jitter가 있겠지요. 주파수 응답을 조작하거나 왜곡을 추가하여 음색을 의도적으로 변조시키는 시스템들을 제외하고서는, 음향 기기는 음향적 투명함(transparency)를 지향해야만 하는 것으로 알려져 있습니다. 이는 상기 네 수치를 여러가지 음향 신호를 이용, 측정함으로서 쉽게 확인 가능하지요. 주파수 응답성이 20 ~ 20,000 Hz 대역에서 0.1 dB 이내로 평탄하고, 모든 왜곡과 잡음의 합이 최소한 음향 신호에 비교하여 -100 dB 정도라면, 해당 기기는 가청적인 투명함을 가지고 있다고 할 수 있을 것입니다. 음향적으로 투명한 기기라면, 모든 다른 음향적으로 투명한 기기 -그것이 마이크 프리 앰프든 DAW(Digital Audio Workstation)에서의 summing algorithm든- 와 완전히 동일한 소리를 냅니다.
[22분 45초] 물론 음향적 투명성이 음향 기기의 전부는 아닙니다. 의도된 음운(euphonic) 왜곡은 기호에 따라 유용할 수도 있지요. 그러나 여기에 '마법적'인 요소따윈 없습니다. Transformer나 진공관은 자체적인 왜곡 특성을 가지고 있으며, 테잎은 고음량에서 녹음 시 왜곡을 발생시킵니다. 그치만 과연 이러한 왜곡을 얻기 위해 최고급 기기에 수천, 수만 달러나 투자할 가치가 있을까요? 동일하거나 비슷한 결과를 내기 위한 좀 더 합리적이고 실용적인 수단은 과연 없는 걸까요? 어찌 되었든, 기기 자체가 가지는 주관적인 음색의 가치에 대해 논하는 것은 불가능에 가까우므로 제 사족은 이쯤에서 마치도록 하지요.
[23분 15초] 제품 사양은 기기에 대한 모든 것을 알려주긴 하지만, 기재되는 사양은 대개 불완전하거나, 오도적이거나, 혹은 사기적입니다. 그치만 이러한 현실이 '제품 사양은 기기의 음향적 투명성을 평가하는데 있어 필요한 모든 것을 말해주지는 않는다'는 뜻은 아닙니다. 단지 음질을 평가하기 위해선 모든 정보가 필요 할 뿐이지요. 오도적인 측정 방법으로는, 마이크나 스피커 응답에 적용되는 1/3 octave averaging이나, 그래프가 좀 더 선형적으로 보이도록 공칭 주파수 대역의 편차 범위를 10dB, 혹은 20dB로 크게 늘리거나 아예 배제한 경우를 들을 수 있겠습니다.
[23분 45초] 저는 이 스피커를 제법 큰 방에서 1ft 정도 떨어져서 측정했습니다. 이 그래프는 스피커의 averaging을 적용하지 않은 순수한 응답성을 나타내며, 그 다음의 그래프는 1/3 octave averaging을 적용한 동일한 측정치입니다. 그리고 이 그래프는 averaging을 적용한 측정치를 실제보다 더욱 선형적으로 보이도록 세로축을 20dB 늘려 해상도를 축소, 투영한 결과입니다. 어떤 측정치가 스피커 제조사에서 공개하는 것에 가깝다고 보십니까?
[24분 10초] Masking은 비슷한 주파수인 경우, 강한 소리가 약한 소리를 가리는 것으로 잘 알려진 원리입니다. 이는 drum solo보다 bass solo에서 고역의 강한 tape hiss가 더 쉽게 가청됨을 뜻합니다. Cymbals나 violin은 많은 고음을 가지고 있으며, 이는 tape hiss를 어느정도 mask하게 되지요.
[24분 27초] 열화 가청도
• 왜곡, 잡음, Jitter, Aliasing, 등등
• 음악의 level
• 열화의 level
• Masking 효과
• 1.0% = -40dB
• 0.1% = -60dB
• 0.01% = -80dB
• 0.001% = -100dB
Masking 효과는 심지어 음악 신호의 -40 dB (약 1%의 열화)에서도 잡음을 들리기 어렵게 만들지만, 많은 이들은 -100 dB (약 *0.001%의 열화)의 Jitter도 가청할 수 있다고 확신하고 있습니다. 이런 사람들이 noise floor 까지 신뢰성있게 계측하여 매번 동일한 결과를 도출할 수 있는 측정 기기와 비교 될 수나 있을까요?
[24분 44초] 또 다른 요소는, 인간의 귀는 2 ~ 4 kHz의 중역대에서 가장 예민하다는 사실입니다. 그러므로 이 대역에서의 왜곡은 다른 대역보다 더 현저하게, 그리고 더 불쾌하게 느낄 수 있다는 것이지요.
[24분 56초] 혼변조(Intermodulation) 왜곡은 음악 신호가 가지는 주파수에 따라 대개 고/저역에서 동시에 나타납니다. 어떤 혼변조 성분은 근본 음조에 음악적으로 따르지 않기 때문에, 보통 혼변조 왜곡은 통상의 배음 왜곡보다 더욱 불쾌하게, 그리고 거슬리게 들리게 됩니다. 잠시 후, DAW로 만들어진 간단한 청취 실험을 통해 음악 신호 이하로 레벨별 음질 열화가 가지는 상대적 가청 임계를 체험 해 보도록 하겠습니다.
[25분 22초] 올바른 청취 실험 방법
• 비교는 한번에 하나씩
• 서로 다른 연주 비교 금지
• 변화가 미세할 시엔 blind 실험 요要
• mic preamp 비교 시엔 re-amping이 적합
• ABX 실험은 오랫동안 가능
• level은 반드시 0.1 dB 이내로 정규화
• 유효한 실험과 그렇지 않은 실험에 대해 이해
• 집에서 직접 통제 실험을 해 볼 것
주관적 청취 실험 對 계측에서는 한번에 한가지의 요소 씩만 실험해야만 합니다. 예를 들어서, 각기 다른 mic와 preamp를 비교하기 위해 서로 다른 연주를 녹음하는 것은 연주가 매번 달라질 수 있으므로 도출되는 결과는 유효하지 않습니다. guitar음의 bell-like attack이라던가 brushed cymbal의 특정한 잔향같은, 우리가 기기를 비교할 때 기준하게 되는 미세한 detail이 크게 달라지므로 말입니다. 그 누구도 완전히 동일한 연주 혹은 노래를 반복하거나, 연주 자세를 그대로 완벽히 유지할 수는 없습니다. 따라서 이는 기기를 비교하는 올바는 방법이 될 수 없지요. 설령 완전히 동일하게 연주/노래를 할 수 있다고 하더라도 미세한(1/4 in) mic의 변위變位로도 주파수 응답에 상당한 변화를 가져올 수 있습니다. 마찬가지로, 기기 간의 차이가 매우 미세할 경우에는 blind되지 않은 실험이나 완전 개방형(sighted) 실험은 유효하지 않으며, 이는 JJ氏께서 말씀드린대로 인간은 '듣고 싶은 것', 혹은 '들어야만 하는 것' 만을 듣는 경향이 있기 때문입니다. 이 현상은 confirmation bias, placebo effect, buyer's remorse, expectation bias 라는 말로 표현되기도 합니다. 우스갯소리로, 음향 애호 reviewer들은 브랜드명만 읽을 수 있으면 자신들이 듣는 amp가 어떤 것인지 언제나 가려낼 수 있다고 알려져 있지요. ㅎㅎ
[26분 28초] 만일 A회사의 preamp로 락밴드를 녹음하고, 다음 날 B회사의 pre-amp로 재즈 밴드를 녹음하게 되면, 사용된 preamp에 대해 제대로 평가하는 것은 불가능 할 것입니다. 서로 다른 preamp를 비교하는 올바른 방법 중 하나는, 나중에 비교 재생할 수 있도록 mic의 출력단을 나누어서(split) 각 preamp를 따로 녹음하는 겁니다. 그러나 splitter transformer는 preamp와 mic의 상호 작용에 영향을 줄 수 있습니다. 따라서 더 좋은 방법은 speaker에서 나오는 소리를 또다시 녹음하는 재증폭(re-amp)을 통하는 겁니다. 물론 스피커의 음은 실황과 크게 다릅니다만, 여기서 스피커는 단지 발음원일 뿐이며 비교되는 녹음 기기들의 음색차를 확인하는 데에는 전혀 문제가 되지 않으므로 크게 상관 없습니다.
[27분 13초] 또 다른 자가自家 실험의 방법으로는 ABX가 있습니다. 식별하고자 하는 WAV 파일을 무작위 재생시킬 수 있는 software program도 무료로 공개되어 있지요. 다만 결론적인 답을 얻기 위해서는 실험을 충분히 반복해야만 합니다. 한번 찍어서 맞춘 정도로는 단지 동전 뒤집기와 동일한 확률과 같이 아무 의미도 없다고 보시면 되겠습니다. 반대로 이번엔 10번 도전에 10번을 모두 맞추었다면 이는 전자보다 훨씬 유의有意한 실험 결과라 할 수 있겠습니다. ABX software program의 중요한 장점 중 하나는 집에서 편안하게 언제든 할 수 있다는 겁니다. 원한다면 수개월 간에 걸쳐 집행할 수도 있지요. 이러한 장점은 청취 피로의 위험을 배제시킵니다. (청취 피로는 혹자들이 ABX 실험의 신빙성에 의문을 제기하는 구실이기도 하지요) 실제로 double-blind 실험은 모든 과학적 영역의 gold standard입니다. 혹자들이 음향 기기를 평가하는데 있어 double-blind가 유효하지 않다고 주장하는 바는 정말 까무라칠 일이지요.
[27분 57초] 변인變因을 하나씩 조절하는 것 이외에도, 비교되는 A기기와 B기기 음량 레벨의 일치 역시 중요합니다. 동일한 두 음원이 비교되면 음량이 더 큰(너무 크지만 않다면) 기기의 소리가 더 좋게 들리는 경향이 있는데 이는 등청감 곡선으로 인해 고음량에서 clarity와 fullness가 상승하는 효과라고 보시면 되겠습니다. 이 영상에서 많은 것을 보여드릴 수는 있습니다만, 동영상 자체의 손실 음향으로 미세한 detail까지 확인시켜 드리는 것은 불가능할지도 모릅니다. 따라서 여러분 각자의 환경에서 편안히 실험을 해 보실 수 있도록 청취 실험의 올바른 집행 방법을 알려드리게 되었습니다.
[28분 28초] Stacking 미신
• Stacking은 병렬 처리 방식
• 왜곡과 잡음은 동일한 음량으로 더해지지 않음
• track을 합치면 잡음은 3 dB 상승
• 왜곡은 음악적으로 관계되지 않은 음이나 track들과 더해지지 않음
다중 track에 각각 동일한 preamp나 converter를 사용하는 것이, 최종 mix 결과물에서 단일 track에 단일 preamp를 사용하는 것 보다 소리에 영향을 더 미친다는 것과 같은 맥락으로 사람들은 ADA converter와 pre-amp의 stacking에 대해서 이야기 하곤 합니다. 봅시다, stacking은 preamp들이 병렬 구조로 사용되었다는 뜻입니다. preamp가 가진 모든 변조 특성은 track 전부에 동일하게 적용됩니다. 만일 모든 트랙에 사용된 pre-amp가 1 kHz 정도에서 4 dB 증폭을 가진다면, 선형적인 preamp를 사용한 후 4 dB를 증폭시키는 equalizer를 mix bus에 개입시킨 것과 동일하다는 말이 되겠습니다. 그치만 그 정도로 왜곡된 응답을 가지는 기성 preamp는 존재하지 않습니다. 아무리 중저가 기기라 할지라도 20 ~ 20 kHz 대역에서 1 dB 정도의 오차 밖에는 발생하지 않지요. 그치만 만일 preamp가 그러한 주파수 변조 특성을 가진다면, 아까 말씀 드린대로 EQ로 충분히 보상 가능합니다. 20개 track의 mix에 EQ를 20번이나 할 필요는 없으니 말이지요.
[29분 25초] 자, 이제 preamp와 converter의 음에 영향을 주는 수치인 왜곡과 잡음을 고려 해 봅시다. 병렬로 연결된 기기들의 열화와 기타 변조 특성은 직렬로 연결된 기기들 처럼 더해지지 않습니다. 조금 후에 직렬 ADA 변환의 효과를 들려드리도록 할 텐데요, 이는 병렬 구조가 가지는 특성과는 완전히 다릅니다. 직렬 쪽이 훨씬 파괴적이지요.
[29분 48초] 이제 여기서 응집성(coherence)이 등장하게 됩니다. 다른 track 끼리의 잡음과 왜곡은 응집적으로 더해지지 않습니다. 가령 모노 기타 연주를 두개의 analog tape track에 동시에 녹음하고 이 둘을 합치게 되면 출력이 6dB가 상승합니다. 그러나 tape의 잡음은 track마다 다르므로 3dB가 상승하게 되지요. 이건 두배로 넓은 tape track을 사용하거나, 혹은 1/2" tape에 녹음된 8개 track들과 1" tape에 녹음된 8개 track들의 차이점과 같다고 할 수 있겠지요.
[30분 14초] 왜곡도 마찬가지입니다. Preamp나 변환기를 통해 bass track에 개입된 왜곡은 vocal track에 더해진 왜곡과 그 성분이 다릅니다. 따라서 이 둘을 mix하면 각 track의 상대적인 왜율은 그대로 유지가 되지요. 그러므로 왜곡 역시 stacking적으로 누적되지 않습니다. 가령 track 하나에 1% 왜율을 가지는 preamp로 DI bass track을 녹음하고, 그 preamp로 grand piano를 또 녹음하여 mix하면, 결과물은 각 악기마다 1%의 왜율을 보이게 됩니다.
[30분 45초] 올바른 용어 사용
• "따뜻한, 차가운, 메마른, 전진한, 부드러운" - 이게 대체 뭔 소리?
• "200 Hz에서 3 dB 저하" 가 훨씬 유용.
• "분석적", "음악적" 음 따위는 존재하지 않음.
• "Pace, Rhythm, and Timing"(PRaT) 같은 표현은 이런 막장을 또 다른 경지로..
마지막으로- "따뜻한, 차가운, 메마른, 전진한, 부드러운" 등의 주관적 표현들은, 해석의 여지를 보이지 않는 '200 Hz 에서 -3dB' 같은 표현과 달리, 모든 이에게 동일하게 받아들여질 수 없으므로 유용하지 않습니다. 물론 "따듯한", "차가운", "메마른" 같은 표현은 고역 정보의 상대적인 양을 묘사할 수도 있습니다. 그러므로 제 생각엔 "억제된, 혹은 과장된 고역" 같은 표현이 "메마른" 같은 표현 보다는 훨씬 낫다고 봅니다.
[31분 13초] 사람들은 기기 하나를 두고 "음악적" 혹은 "분석적"이라고 묘사하곤 합니다만, 이게 대체 무슨 소리인지요?? 딴 사람이 "음악적"이라고 생각하는 소리는 제 귀에는 전혀 그렇게 들리지 않을 수도 있습니다. 어떤 이들은 오래된 receiver의 loudness 기능이 더해주는 과장된 저역을 즐기지만, 제 귀에 그런 소리는 -음원이 정상적인 경우라면- 대개 둔하게만 들릴 뿐입니다. 소리를 더 화사하게 만들고자 고역을 증폭하거나, 혹은 경질음을 줄이고자 고역을 감쇄하는 경우에도 마찬가지입니다. 이런 애매한 표현은 1) 재생되는 음악, 그리고 2) 개개인의 기호에 의존적일 수 밖에 없습니다.
[31분 42초] 음향 해상도를 설명하기 위한 완벽한 표현은 이미 존재하므로, 또 다른 형용사를 만들어 낼 필요는 없다고 봅니다. 그러나 음향 애호가들이 사용하는 "PRaT" (Pace, Rhythm, and Timing) 같은 경우는, 음향 애호가들이 지칭하려는 뜻과 전혀 관계없는 음악적인 용도가 이미 존재하므로, 이런 막장스런 현실을 또 다른 경지로 몰게 됩니다.
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Part 3 - 음향 예제
[32분 05초] 자, 이제 음향 sample들을 좀 들어봅시다. 어떠한 요소가 여러분께 중요한지 한번 확인 해 보시길 바랍니다. 다시 말씀드리지만, 여기 나온 모든 sample들은 제 홈페이지에 있습니다.
http://www.ethanwiner.com/aes/
1. 손실 가청
[32분 14초] 이 첫번째 demo는 음악 신호 이하의 어떤 level에서 왜곡과 잡음이 가청되는지 확인시켜 줄 것입니다. 이 demo에서는 잡음이나 왜곡이 가질 수 있는 최악의 경우를 가정하기 위해 최대한 악랄한 잡음을 만들어 넣었습니다. 음악 신호의 -80dB에서 이 잡음을 가청할 수 없다면, jitter, digital aliasing, truncation distortion 같은 손실을 감지하는건 꿈도 꾸지 말아야겠지요. 일단 들어보시지요. (0dBFS는 상당히 거슬렸던지라 일단 잡음을 -20dBFS로 맞췄습니다)
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[32분 43초] 잡음 sample을 -20dBFS에서 재생
[32분 45초] 이제 이 잡음이 여러 level에서 음악 신호와 섞이면 어떻게 들리나 봅시다.
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[32분 53초] 음악 신호와 잡음 sample(-20dBFS)을 재생
[33분 00초] 음악 신호와 잡음 sample(-30dBFS)을 재생
[33분 04초] 음악 신호와 잡음 sample(-40dBFS)을 재생
[33분 12초] 음악 신호와 잡음 sample(-50dBFS)을 재생
[33분 17초] 음악 신호와 잡음 sample(-60dBFS)을 재생
[33분 21초] 음악 신호와 잡음 sample(-70dBFS)을 재생
[32분 28초] 자, 방금 그건 -1dBFS에 정규화되어 master된 pop 음악이었습니다. 요번엔 제가 직접 연주한 Cello Conterto의 조용한 구간을 여러 level의 잡음과 함께 들어보시겠습니다. 이 음원은 평균 level이 -30dBFS 이고 peak도 -15dBFS입니다. 음악이 조용하기 때문에, 잡음은 track 음량이 가리키는 것 보다 15 ~ 30 dB 정도 더 큽니다.
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[33분 55초] 음악 신호와 잡음 sample(-30dBFS)을 재생
[34분 01초] 음악 신호와 잡음 sample(-40dBFS)을 재생
[34분 07초] 음악 신호와 잡음 sample(-50dBFS)을 재생
[34분 11초] 음악 신호와 잡음 sample(-60dBFS)을 재생
[34분 16초] 음악 신호와 잡음 sample(-70dBFS)을 재생
[34분 20초] 음악 신호와 잡음 sample(-75dBFS)을 재생
2. Dither
[34분 32초]그러면 dither로 넘어가도록 하겠습니다. Dither는 정말로 가청적 효과가 있는 걸까요, 아니면 그것은 단지 정신적인 자위 행위에 지나지 않는 걸까요?
"...다시 말씀드리지만, 저는 절대 dither에 反해서 논쟁하는게 아닙니다. 단지, dither가 차이를 만들어 내지 않는다고 생각하는 것 뿐이지요. (음원이 정규화되었을 경우엔 더더욱) 만일 DAW project를 mastering house로 보내기 위해 export 하는 경우라면, 저는 16bit이 아닌 24bit로 할 겁니다. 그러면 그쪽에서 증가시키던가- 아니면 16bit으로 하면, 음원 level이 noise 아래로 내려가서 다시 조절 할 필요가 없도록 sonar의 출력 bus를 증가시킬 겁니다. 그러면 문제는 해결되지요. 음량이 얼마나 확보 되었는지 확인하는건 별로 오래 걸리지도 않습니다. -5dB 밖에 오질 않았으면 4dB 더 올리고. 이건 뭐 실용적 차원의 이야기였습니다만- 문제는 소모임에서 사람들이 '고주파 삼각파형 noise shaping을 적용한 pow-r 3 dither을 걸면 소리가 더욱 full해지네 우왕ㅋ굳ㅋ' 같은 헛소리를 주장한다는 겁니다. 잠깐만요, fullness는 손쉽게 측정되는 저주파 응답의 문제입니다. Dither는 절대로, 뭔가가 고장나지 않았다면, fullness에 영향을 줄 수 없어요. (소모임에 어떤 양반은 dither 처리가 제대로 안되어있었는데 이걸 2년 후에나 발견했다고도 하지요) 저는 정말로 누구 못지않은 자타 공인 기술 폐인(propellerhead; geek)입니다만, 그치만 이와 관련된 문제는 정말, forum에서 '스펙트럼에 변화가 있다고' '진짜 있다고' 같은 논쟁이 끝없이 반복 될 정도의, 폐인적 domain에 속한다고 봅니다. 네, 변화가 있긴 있습니다. 근데 실제로는 그게 들리지는 않는다는 것이지요. 제 웹사이트에 dither을 거친 부분과 truncate이 된 부분이 섞인 pop sample이 2년 동안이나 공개되었음에도 불구하고, 그 누구도 어떤 부분이 dithering이 되었는지 밝혀내질 못했습니다. '그딴 실험은 아무런 의미도 없어' 라고 하는 양반들도 있었지만, 들리지 않는다면 당연히 의미가 있지요. 다시 말씀 드리지만, 저는 dither에 반대하는게 아닙니다. 단지 dither가 녹음에 fullness를 개입시키진 않는다는 거지요. Bass trap이 없다거나, speaker가 저질이거나, 위치가 잘못 되었거나, 혹은 환경의 문제일 수도 있지요. 언제나 이런 요소가 원인이며, 손실 성분이 -80dBFS 인 경우엔 더더욱 기기와 관련이 없습니다. 일단 저는 그렇게 봅니다..."
[36분 58초] 제가 음향 소모임에서 '적당한 level에서 녹음된 pop 음악에서 적용되는 dither는 가청적인 효과가 없다'고 언급 할 때마다 엄청난 싸움이 일어나곤 하는데요, 그러면 여러분께서 직접 들어보시고 과연 누가 옳은지 확인 해 주시기 바랍니다. 분명히 말씀드리지만, 저는 24bit로 녹음하거나 dither을 사용을 반대하는 것이 아닙니다! 언제나 우리는 가능한한 최고의 음질을 추구해야만 하니까 말이지요. 게다가 모든 DAW software에서의 dither 기능은 공짜입니다. 그렇지만 dither같은 요소의 가치에 대하여 넓은 시각을 가지는 것 또한 중요합니다.
Truncation 왜곡은 -90dB 에서의 가장 낮은 bit에 영향을 미칩니다.
[37분 25초] Dither을 통해 제거되는 왜곡은 Full-scale의 -90dB 아래입니다. 따라서 제가 제기하는 의문점은 과연 dither가 혹자가 주장하는대로 음질 -특히 투명함, 음상, fullness에 관련해서- 에 "큰 차이"를 가져오는지에 대한 여부지요. 차라리 올바르게 제어된 실험을 통해 여러분들께서 직접 확인 해 보셨으면 합니다. 통상의 청취 level에서 녹음된 통상의 pop 음악에 적용된 dither의 가청 여부를 확인하기 위해, 제가 직접 녹음하고 Cakewalk SONAR로 mix한 곡(Lullaby)의 두가지 version들을 재생하도록 하겠습니다. 첫번째는 16bit truncation으로, 또 다른 version은 SONAR의 최고 음질 pow-r 3 dither algorithm이 적용되어 16bit로 export 되었습니다. 두 mix들 사이를 매끄럽게 넘기며 비교하기 위해, SONAR의 track solo button을 사용하였습니다. 어떤 track이 dither되었는지 단번에 확인할 수 있는 분은 부다 손을 들어주시기 바랍니다.
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[38분 10초] demo가 재생되면서 track 1과 2 사이가 주기적으로 전환
[38분 45초] 결과
[38분 49초] 다음 예제는 "Don M. of Novare"의 Handel Brokes 입니다. Sound Forge를 통해 하나는 truncation으로, 또 하나는 high-pass contour noise shaping이 적용된 high-pass 삼각 dither를 통해 24bit에서 16bit로 변환되었습니다.
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[39분 03초] demo가 재생되면서 track 1과 2 사이가 주기적으로 전환
[39분 42초] 결과
[39분 43초] 다음 예제는 Lynn Fuston 녹음의 God Speaks 라는 곡입니다. 마찬가지로, Sound Forge를 통해 하나는 truncation으로, 또 하나는 high-pass contour noise shaping이 적용된 high-pass 삼각 dither를 통해 24bit에서 16bit로 변환되었습니다. 참고로 편곡가는 Dallas의 J. Daniel Smith 입니다.
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[40분 00초] demo가 재생되면서 track 1과 2 사이가 주기적으로 전환
[40분 43초] 결과
[40분 45초] (Cakewalk SONAR을 이용한 개인적 실험 방법을 설명)
3. Soundcard의 품질
[41분 15초] 이 다음 demo는 soundcard들의 상대적 품질을 평가할 수 있도록 되어있습니다. 우리는 정말 투명한 음향을 위해 채널당 엄청난 돈을 써야만 하는 걸까요? "prosumer" soundcard도 완전히 전문적인 소리를 내는 음반을 만드는데 충분한건 아닐까요? 1차 재녹음에도 누구나 가청할 수 있는 음질 저하를 동반하는 analogue tape과 비교해서, 요즘 시중에는 "consumer"급 soundcard들 조차도 상당한 음향적 투명성을 가지고 유통되고 있습니다. 다시 말씀드리지만, 저는 여러분들께 high-end 변환기를 서둘러 방출하고 $25 짜리 SoundBlaster를 영입하시라고 권장드리는게 아닙니다! 저는 단지 악기 sample에 아직도 사용하고 있는 SoundFont를 편집하기 위해 SoundBlaster를 가지고 있는 것 뿐입니다. 따라서 이건 제가 통상적으로 사용하는 soundcard가 아니지요. 그치만 보통 화자되는 대로 '모든 중저가 soundcard가 막장'이라는 소리는 미신이라고 믿습니다.
[41분 56초] 이 첫번째 demo에서는, 제법 커다란 저희집 녹음실에서 녹음된 동일한 연주의 두가지 version이 재생 중 서로 전환됩니다. 이건 제법 오래된 사진입니다만, 34ft x 18ft 크기의 제 작업실입니다. 여기서 제 친구 Grekim Jenning가 acoustic guitar을 연주했지요. DPA 4090 mic에서의 신호는 mic preamp를 거쳐 분할되었습니다. 따라서 $25 짜리 SoundBlaster X-fi와 Grekim의 Apogge 8000에서의 녹음은 하나의 mic를 통해 이뤄졌습니다.
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[42분 27초] demo가 재생되면서 track 1과 2 사이가 주기적으로 전환
[42분 45초] 결과
[42분 47초] 다음 demo는 jazz 음반의 CD 직출본과, M-Audio Delta 66를 통해 1차 재녹음된 복사본을 비교하게 됩니다. Yamaha Promix 01R mixer가 출시되었을 때 만들어진 Yamaha demo CD인데, Lynn Ariel trio가 연주, Tom Jung 녹음입니다. 1차 재녹음 차이를 가청할 수 있다고 해도, 이게 과연 그 정도로 저질인가요?
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[43분 13초] demo가 재생되면서 track 1과 2 사이가 주기적으로 전환
[43분 32초] 결과
[43분 34초] 다음 demo는 pop 곡(Men at Work)의 rendered mix를 시작으로, SoundBlaster X-fi card를 수차례 거쳐 재녹음을 시켰습니다. 일단 원곡을 듣고, 그 후에 1차 재녹음, 5차, 10차, 20차 까지 들어보도록 하겠습니다. 이렇게 하면 음이 어떻게 저하되는지 쉽게 확인할 수 있지요.
[43분 55초] 원래의 wave file을 재생
[44분 09초] 1차 재녹음 재생
[44분 24초] 5차 재녹음 재생
[44분 39초] 10차 재녹음 재생
[44분 53초] 20차 재녹음 재생
[46분 06초] Analog 對 Digital
• Analog (Studer @ 15 IPS) 주파수 응답: 20~20kHz +-2.0dB
• Digital (M-Audio Delta 66)) 주파수 응답: 20~22kHz +-0.2dB
• Analog 신호對 잡음: 70dB A-Weighted
• Digital 신호對 잡음(16bit): 96dB A-Weighted
• Analog 왜곡: 1~3%
• Digital 왜곡: 0.0024%
최고급 tape 녹음기라 할 지라도, 어떤 수를 써도 SoundBlaster의 dither를 거치지 않은 16bit 조차 능가할 수 없습니다. 예전에 rec.audio.pro newsgroup의 Arny Kruger氏는 analog tape이 digital 상의 13bit과 동일한 해상도를 가진다고 예상한 적이 있지요. 종종 소모임에서 값싼 soundcard가 취약점이기 때문에 upgrade를 해야겠다는 글을 목격하곤 하는데요, 그 때마다 저는 간단한 실험을 제안합니다: '좋아하는 CD를 골라서, soundcard로 녹음하세요. 그리고 녹음된 결과물을 재생해서 원래 CD소리와 비교해 보시지요. 만일 둘 다 같은 소리가 난다면, 그건 당신의 soundcard는 취약점이 아닐 정도의 음향적 투명성을 가지고 있다는 증거입니다.'
4. Bit-depth 감쇄 demo
[45분 48초] 우리는 대체 얼마만큼의 bit-depth가 최종 전달 매개체로서 필요한걸까요? 이 demo에서는 Berlin Philharmonic에서의 12명의 cellist가 녹음한 Chin Corea의 Spain 음반을 추출했습니다. 만일 음악이 너무 적은 bit로 인해 손실이 되었다면, 그로 인한 효과는 바로 나타날겁니다. 여기서는 음질을 1bit씩 감쇄시킬 수 있는 bit-감쇄 plug-in(freeware)을 사용하겠습니다. bit의 수를 점차적으로 감쇄시킬테니, 여러분께서는 언제부터 열화를 감지할 수 있는지 확인 해 보시기 바랍니다.
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[46분 20초] 24bit의 demo를 재생,
[46분 22초] 22bit로 감쇄, 이후 지속적으로 bit-depth가 감쇄
[46분 48초] 음질이 16bit 이하로 내려가면서 어떤 종류의 열화를 먼저 확인할 수 있으셨나요? 제가 가청한 것은 잡음의 증가와 더불어 깔깔한 고역 왜곡이 대부분이더군요. 그치만 전체적인 음색은 8~9bit까지 내려가지 전까진 거의 변하지 않는 것으로 느꼈습니다.
[47분 02초] (음향 소모임에서 Duggie라는 유저에게 다중 track을 16bit로 mix하나 24bit로 mix하나 큰 차이가 없다는 점을 주장, 설득시킨 사례를 소개)
5. 위상 천이 demo
[47분 45초] 많은 이들은 위상 천이가 가청적인 문제라고 주장합니다. web 소모임의 어떤 양반은 10ft guitar cable 에서 발생하는 위상 천이를 들을 수 있다고 떠들고 다녔지요.
"...저는 얼마 전에 web 소모임에서 10ft guitar선에서 발생하는 위상 천이를 가청할 수 있다고 주장하는 어떤 친구와 언쟁을 벌인 적이 있습니다. 저는 '그건 절대 못 들어' 라고 답해주었지요. '400mile 정도 되는 길이의 guitar cord라면 또 모르겠지만, 10ft에서는 절대 감지할 수 없어.' 그 친구는 계속 반론 했습니다. 저는, '실험 해 봤어? 위상을 점차적으로 조절할 수 있는 실험 방법이 있었냐고?' Jitter도 마찬가지 입니다. 'low-jitter clock은 분명 차이를 만들어.' 뭐 다 좋은데, jitter를 단계적으로 조절하면서 가청 여부를 확인할 수 있는 기구 -2중 blind도 필요 없습니다- 도 없으면서 그걸 어떻게 입증하냐는 말이지요. 자기가 뭔 소리를 하는지도 모른다는 뜻입니다. 이건 단지 예전에 읽었던 바보같은 녹음 잡지의 쓰레기같은 기사와 online web 소모임에서 잡담글 등을 앵무새처럼 반복하는 것과 다를 바가 없다는 것이지요..."
[48분 36초] 제 경험으로는, 통상적인 규모의 위상 천이는 가청되지도 않을 뿐더러 무해합니다. 통상적인 규모라는 소리는, power amp나 preamp같은 음향 기기에서 보통 나타나는 정도라는 뜻입니다. 다음에 들으실 demo로 여러분께서는 이를 직접 확인하실 수 있을겁니다. 위상 천이의 가청 여부를 증명하기 위해서 Sanford Phaser plug-in을 사용하도록 하겠습니다. 이 plug-in은, 몇몇 분들은 아실지도 모르겠지만, LittleLabs의 In-Between Phase라는 기기와 기능적으로 비슷함과 동시에 좀 더 유연합니다. 대부분의 위상 천이器는 단일 조절기를 통해 중앙 주파수를 조절하여 위상을 변화시킵니다. 이런 종류의 기기는 equalizer처럼 특정 주파수를 증폭시키거나 감쇄시키는 것이 아닌, 모든 주파수를 동일하게 통과시키므로 all-pass filter라고도 불리지요. 이 Sanford Phaser는 4차 부터 16차까지, 사용자가 원하는 만큼의 위상 천이를 적용시키게끔 합니다. 저는 이 청취 실험을 위해 엄청난 수준이라 할 수 있는 14차를 사용했습니다. 대부분의 위상 천이器는 6차까지밖에 적용되질 않으며, 대부분의 증폭기 회로가 가지는 위상 변조 성분은 이의 10분의 1 정도의 규모 밖에 안됩니다.
[49분 35초] demo 재생. 원래 wave file.
[49분 42초] 256 Hz에서 개입된 14차 위상 천이 재생.
[49분 52초] 1024 Hz에서 개입된 14차 위상 천이 재생.
(이 정도 규모의 위상 천이로도, 소리는 차이가 없습니다!)
그러면 위상 천이가 가청이 되면, 어떻게 들릴까요?
[50분 03초] 이 demo에서는 제 친구 Kate Dillingham이 연주한 cello solo의 녹음을 듣겠습니다. 위상 천이器가 적용되고 좌측 channel의 turnover 주파수가 변조되는걸 잘 들어보세요. 천이의 규모가 변화함과 동시에 위상 천이가 어떻게 가청되는지만 확인 해 보시기 바랍니다. 음색, 혹은 주파수 응답은 변화가 없으니까 말이지요. 그리고 양 채널의 위상 천이가 동일할 경우엔 음상 역시 변조되지 않습니다.
[50분 27초] demo 재생. 주기적으로 위상을 조절, 그 가청적 영향을 예증.
[51분 05초] 다음 demo에는 1962년에 녹음된 Dean Elliot의 Lonesome Road라는 재미난 곡을 사용하겠습니다. 이 곡은 cello solo보다 훨씬 복잡하며, 내재된 주파수 대역 역시 충만합니다.
[51분 17초] demo 재생. 주기적으로 위상을 조절, 그 가청적 영향을 예증.
[51분 47초] 위상 천이
• 위상 천이는 극성 반전이 아님!
아까 제가 위상 천이 기기에 대해 언급 드렸습니다만, 이 실험에서 설명된 위상 천이와 "phase shifter" 효과를 통한 효과의 차이를 이해하는 것은 중요합니다. Phase shifter 효과는 이 plug-in과 동일하긴 합니다만, 천이된 출력과 원음을 동시에 출력하여 많은 peak과 null을 가지는 일종의 comb filtering 효과를 만들어냅니다. Phase shifter 효과는 위상 천이 자체가 아닌, 변조된 주파수 응답이라는 점을 잊지 마세요! Sanford Phase Shifter는 원래 신호를 섞을 수 있는 Wed/Dry 조절기가 존재합니다만, 한쪽 channel을 음소거 시키고 단일 channel을 조절할 수 있도록 일단은 음악을 mono로 맞추도록 하겠습니다. 이제 입력과 천이된 출력이 합쳐졌으므로, 주파수 응답을 변조시키는 comb filter 효과를 확인하실 수 있습니다.
[52분 32초] demo 재생. 주기적으로 위상을 조절, comb filtering 효과를 예증.
[53분 03초] 위상 천이는 단순한 위상 반전이 아님을 염두해 두셔야 합니다. 위상 천이는 모든 '통상' equalizer의 기본입니다. 여기서 기본이라는 말은 linear phase가 아닌 minimum phase라는 뜻입니다. 위상 천이는 모든 analog equalizer 설계의 필요악임과 동시에 무해한 부분이라고 할 수 있겠습니다.
[53분 19초] Phaser와 flanger 효과의 차이는 peak과 null의 규모에 있습니다.
6차 Phaser 효과
[53분 30초] Phaser는 직렬로 몇개의 all-pass filter가 적용되며, 생성되는 peak과 null은 all-pass stage 갯수의 절반입니다.
시간 지연에 따른 flanger 효과
[53분 36초] 반면 Flanger은 가변적 시간 지연이 사용되며, 따라서 peak과 null의 규모는 본질적으로 무한대가 됩니다.
5. 상쇄(null) 실험
• 상쇄 실험은 절대적이며 무오(無誤)합니다!
[53분 39초] 상쇄 실험은 두 file들의 차이나 음향 file의 모든 변화를 확인할 수 있으므로 절대적입니다. 이 실험을 통하면, 혹자가 주장하는 대로, 아직 감지하는 방법이 알려지지 않은 왜곡이나 기타 손실 성분이 확인되지요.
같은 음악을 두 track에 넣고, 한 트랙만 위상을 반전시킵니다.
[53분 57초] 만일 두 file들이 상쇄 될 수 있다면, 그건 그들이 가청적으로 완전히 동일하다는 뜻입니다. 그 이외에도 상쇄 실험은 서로 다른 신호선의 사용, 전원 conditioner의 추가, 혹은 동일한 음원을 동시에 한번 이상 녹음할 수 있는 모든 경우에서의 음향적 변화를 평가할 때 적용될 수 있습니다. 그치만 두 파일이 서로 다른 시간에 녹음되었다면, 시간차에 따라 drift가 나게 되므로 상쇄 될 수 없겠지요. 혹자들은, 음질은 신호 level에 의존적이므로, DAW의 집합(summation) 기능에는 결점이 있다고 믿고 있습니다. 이 미신을 이번 예제로 반증토록 하겠습니다.
32-bit 계산은 극미량의 왜곡과 더불어 엄청난 dynamic range를 가집니다.
[54분 13초] 최신 DAW software들은 초고해상도라 할 수 있는 32-bit floating point 계산법을 적용하고 있습니다. 결과적으로, 왜곡은 신호 level의 광대역에 걸쳐 극도로 낮아지게 됩니다.
32-bit DAW에서 이뤄지는 gain-staging은 논지와 무관합니다.
[54분 40초] Analog 기기와 마찬가지로, 어떤 이들은 DAW에서의 높은 level은 중간(intermediate) stage에서의 왜곡을 야기한다고 주장합니다만, 제가 쓰는 SONAR의 경우엔 그러한 문제는 전혀 발생하지 않았습니다.
[54분 44초] 이 예제에서는 1 band 감쇄를 가지는 EQ를 통과한 mixed pop 곡(Happy Go Lucky)를 재생하도록 하겠습니다. 그리고 두번째 track에서는 같은 mix를 EQ를 통해 18dB를 증폭시키고 그 후 다시 18dB를 freeware 음량 조절기를 통해 감쇄시킵니다. 이 둘을 더하면 서로 완전하게 상쇄된다는 사실을 확인하실 수 있을겁니다.
32-bit DAW에서는 양 신호는 동일하게 출력되고, 잡음 floor로 상쇄됩니다.
[55분 06초] 이 실험은 두가지 미신을 잡아냅니다: 1) '모든 plug-in들은 가장 좋은 소리를 내는 "sweet spot"을 가졌다', 그리고 2) 'digital 상에서의 "집합"은 왠지 결점이 있다' 제 의견으로는, 유일하게 존재하는 "sweet spot"은 음량에 따라 인간의 청각에 영향을 미치는 등청감곡선에 의한 효과 뿐이라고 봅니다.
[55분 21초] demo 재생: track 1 solo 상태에서 EQ 감쇄를 확인 가능.
[55분 36초] 양 채널이 동시에 재생되지만, 서로 완전히 상쇄.
[55분 43초] 다음 demo는 'EQ는 완전하게 교정(counter)될 수 없다'는 미신을 파헤칩니다. 이 실험을 위해서 저는 동일한 곡을 두개의 track에 맞추었습니다. 다만 한 track에는 2개의 equalizer가 서로 반대되게 설정되어 직렬로 적용되어 있지요. 다시 말하자면 하나의 EQ는 3 band의 감쇄가, 다른 EQ에는 증폭이 설정되어 있다는 뜻입니다. 두 EQ plug-in을 통과했음에도 불구하고, 여기서 나온 결과물은 변조되지 않은 원음에 완전히 상쇄되었습니다.
[56분 07초] demo 재생: track 1 solo 상태에서 교정 EQ를 확인 가능.
[56분 21초] 양 채널이 동시에 재생되지만, 서로 완전히 상쇄.
[56분 28초] 다시금 말씀드리자면, 작은 시간축 오류, drift, 그리고 위상 천이는, 후자 두 요소는 가청되지 않음에도, 완전히 같은 소리를 내는 두 file의 상쇄를 방해할 수도 있습니다. Drift는 DAW software에서는 발생하지 않지만, analog tape이나 vinyl 음반에서는 자주 발생합니다. 또한 원래라면 들리지 않는 소규모 clock 변조에 의해, digital 상에서 같은 것을 여러번 녹음 할 때도 발생할 수 있습니다. 이를 예증코자, 아까 들려드린 SoundBlaster와 Apogee 변환기를 통하여 acoustic guitar가 녹음된 file들을 동시에 불러들이도록 하겠습니다. 이 file들은 서로 다른 soundcard로 녹음되었으며, 이는 서로 다른 clock source를 가졌음을 의미합니다. 이 demo를 위해서 양 track의 solo를 끄고, track 2의 위상을 반전시키겠습니다. 이제 여러분께서는 두 녹음의 불안한 상쇄 상태를 가청하실 수 있습니다.
[57분 13초] demo 재생: track간 시간차로 인해 완벽한 상쇄가 이뤄지지 않음.
[57분 30초] EQ 반전 상쇄 실험 역시 microphone의 근거리 저주파 증폭같은 간단한 응답 편차는 EQ로 교정될 수 있다는 점을 확인시켜 주었습니다. 다만, 음향 반사로 인해 발생한 음향적 문제를 교정하는 것은 복잡한 comb filtering 때문에 훨씬 어렵습니다. 그러나 간단한 1극(pole), 혹은 2극 curve 정도는 EQ로 쉽게 고칠 수 있지요. 기술적으로 말씀드리면, "극"은 간단히 octave 마다 6dB를 가지는 stage를 일컫습니다.
[57분 56초] 많은 microphone은 약 5 kHz 정도에서 고주파에 "존재하는" 증폭을 가지고 있습니다. 이 증폭이 capsule ringing으로 발생한 것만 아니라면 이런 특성은 EQ먹인 flat한 microphone과 전혀 다를 바가 없지요. 제 동지인 Doug Ferrara가 Neumann TLM103을 구입했을 때, 저는 audiotechnica 4033을 그의 작업실로 가지고 갔지요. TLM 설명서에 적혀있는 증폭에 따라 EQ를 4033에 적용하니, 두 microphone들은 거진 차이가 없게 되었습니다.
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Entire contents Copyright 2009-2010 by Ethan Winer, with portions by James Johnston and Poppy Crum
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