일상의소리,아카펠라-그천상의소리, 그리고 음향, 성악

지난주부터 관심있게 보게된 기사들.

1. Tesla Model 3

   발표 동영상https://vimeo.com/161138986

   35,000$ 짜리 전기차.

   리튬이온 중에서도 가장 흔한 18650 배터리..

   주행거리 320Km, 급속 충전 80% 걸리는 시간 40분.

   급속 충전기까지 전 세계적으로 깔아버리는 대인배.

   게다가 내부 컨트롤러에 들어가는 통신모듈의 데이터비용 무료.

   자사 급속 충전소에서의 충전 무료.

   예판 일주일 만에 35만대.. 전 세계로부터.. 한국 포함

   한국은?

   이번주 월요일(2016.4.11)부터 급속 충전소의 유료화.

   모델3 나오는 시점 정도엔 보조금 줄이거나 없앨 전망

   올 연말에 나오는 현대차의 아이오닉 어쩌구의 최대 주행거리 180km?

    

2. Space-X 발사체 회수

   강추!!! 중계 동영상 http://www.spacex.com/webcast

   한번 발사에 700억쯤 드는 비용을 70억 정도로 절감 예정.

   1차 발사체 회수 기술은 완전 확보한 듯. 작년 12월 육상 착륙 성공

   이번엔 바람 엄청 불고 파도 엄청 치는 대서양 한가운데 착륙 성공.

   게다가 최종 페이로드인 드래곤도 회수.

   이 괴물 회사는 도대체 뭐지?

   한국은?

   외주? 개발 나로호 https://namu.wiki/w/KSLV-I%20%EB%82%98%EB%A1%9C

   물론 개발하다보면 실패할 수도 있고 외부에서 사올 수도 있겠지..

   문제는 목표만 그럴 듯 하게 하고 관련 인력이나 투자는 과연?

3. 우주망원경 케플러 원격수리

   기사 : http://media.daum.net/digital/newsview?newsid=20160412072330148

   이 망원경은 이미 심각한 부품 문제가 발견되었는데 이를 부품 변경으로 수리.

   이번 심각한 문제도 원격으로 수리.

   통신만 십분 이상 걸리는 우주선으로 원격으로 수리 geeee

4. 체인 숙박업체에서 개발한 우주 텐트

   NASA에서 개발한 기술 특허를 사서 지금까지 3000억 이상 투자.

   샘플 ISS에 올려서 테스트 시작. -> Space X 의 무인 택배 이용~

   http://bigelowaerospace.com/beam/

5. 우주 호텔 사업

   기사 : http://media.daum.net/digital/newsview?newsid=20160412151143255

지난 한주간 이세돌과 알파고의 5번기 바둑 이벤트는 그간 놏쳤던 것들에 대해 다시금 생각해보게 되는 계기였습니다.

체스 시합을 이긴게 얼추 20여년전이고 그 이후로 어쩌면 그다지 큰 발전이 없었던 것 같기도 한 이러한 이벤트에 갑자기? 등장한 바둑AI는 정말 큰 충격이었습다. 컴퓨터가 이렇게 강력하다니.. 이러한 연산을 해내다니 하는 감탄사들이 여기 저기 튀어 나오기 시작했습니다.

그러나 저는 이번 이벤트를 지켜 보면서 컴퓨터의 프로세싱이나 알고리즘의 강력한 발전보다 더 네트워크의 역할을 보게 되었습니다. CPU가 1200개, GPU 400개? 라느니 하는 프로세싱 능력과 알고리즘보다 더 강력한게 바로 네트워크의 역할 이었다고 봅니다.

'스카이넷'이라는 이름을 어떻게 생각햇을까 라는 것도 바로 네트워크에 있었던 것 아닐까 하는 느낌도 들게 되었네요.

18개월마다 프로세서의 연산능력이 두배씩 늘어난다는 무어의 법칙이나 1년에 두배씩 메모리 용량이 늘어난다는 황의법칙 같은 것들을 기반으로 단품 프로세서나 메모리의 용량이 기하급수적으로 늘어나는 것에 대한 발전 속도의 무시무시함도 있지만, 지금 그것들을 하나로 묶어내는 네트워크의 활용이야 말로 IT 발전의 핵심 코어가 되어가고 있다는 생각을 하게 되었습니다.

AI의 발전에서의 네트워크의 더 큰 가치는 이젠 말단 장비들이 AI 기능을 다 가질 필요가 없게 되었다는 점입니다.

이번 대국에서 실제 연산과정은 별도의 IDC에서 수행을 하고 바둑판 입력, 디스플레이 등 말단 작동하는 장치들만 현장에 존재하게 되는 식의 구성이 전방위적으로 일어나게 되겠죠.

흔히 주변에서 접할 수 있는게, 애플의 '쉬리', 구글의 음성인식 시스템등이 될 수 있을 것 같습니다. 레코딩된 음성 신호를 서버로 보내서 실제 판단은 외국의 서버에서 처리되는 이러한 방식들..

AI와 같은 분야의 엄청난 현실 적용이 우리도 모르는 새 일어날 거라는 (이미 일어나고 잇고) 예상은 이제 당장의 현실이 되어버린 것 같습니다.

deepmind 사와 같은 집단 지성의 존재(기사에 보니 250여 직원 중 150명이 박사)들이 하나의 플랫폼만 만들어내면 이제 그 알고리즘(AI)를 활용하는 어플리케이션의 구현은 너무나 쉬운 과정이 되어버리는..

우리가 모르는 사이 이미 돈 되는 시장에서는 인공지능의 힘이 돈을 끌어 모으고 있을지도 모르겠다는 생각이 듭니다.

IBM왓슨의 개발자가 해지펀드로 이동하고, 인공지능의 가장 현실적인 접근이 금융과 의료 분야라고 하니..

뭔가 결론 내릴 수는 없는 대단히 다이나믹한 현 상황에서 내가 뭘 해서 먹고 살까, 내 자식들은 뭘 해서 먹고 살까 하는 걱정만.....

2016.3.9 13:00 

스카이넷은 열린건가?

어제 오늘 두 대국을 보았습니다. 바둑이야 7-8급이나 될려나.. 것도 대학교때 둬 본게 마지막인듯 싶은데..

그래도 해설은 이해를 할 정도는 되고 풀이는 따라가는 정도라서 대국 해설을 나중에 보았는데...

처음 진행의 30~40수쯤이 되고 보니 뭔가 유사함을 볼 수 있었던 같습니다.

첫날 널널하게 실험수 등을 던지던 이9단에겐 그정도에 맞게 ..

둘째날 아주 강력하게 특별한 악수조차 보이지 않았던 이9단에겐 또 그정도에 맞게..

마치 벽에 대고 치던 테니스 연습처럼 대응한 만큼 돌려주는 그런 느낌.

이 대국들을 통해 느낀 가장 큰 점은 바로 이 강력한 대응이었습니다.

정말 신수(예전 어릴적 이창호국수?의 기보해설을 보면 항상 나오던 신의수)라고 생각하고 내놓으면 그에 맞는 수(자동적으로 또하나의 신수)를 내놓는..

두번째는 형세 판단에 대한 정의.

맛을 남겨 둔다, 뒤를 도모한다, 아껴 둔다, 형세가 두터우니 건들지 말자, 엷으니 들어가 보자. 뒷맛이 있다.

이러한 용어들이 바둑해설에서 가장 많이 듣게 되는 것들인데 이 모든게 알파고에겐 통하지 않았습니다.

바로 그자리에서 매순간 전체 바둑의 형세를 판단하고 최상의 수를 선택해버리니 진행을 고려할 필요가 없어져 버리게 되는..

따라서 손빼거나 갑자기 두다가 예상치 못한 곳으로 가는 수 등을 내 놓으면 패착이라는 해설을 내놓지만 사실 그게 당시점에서 최선일 수도 있겠다는 생각이..사람끼리의 대국에선 흐름을 따라가겠지만..

마지막으로 수가 너무나 많고 무한대에 가까워서 계산이 어렵다는 건 이젠 사람의 약점이 되어버렸다는 점입니다.

알파고의 엄청난 연산속도로 바둑판의 모든 자리에 대해 적절한 수 (10~20수)에 대한 계산을 순간순간해버린다면 사람들이 얘기하는 정석, 시대의 흐름 이런거 다 무시한 신수의 등장이 매번 일어날 거라는거.

실제 1,2국에선 나온 희안한 수들이 그런 결과물이고 결과적으로 승리를 가져가게 되었던..

그럼에도 가장 궁금한건 진행하는 수를 몇수까지 보게 되는건지, 전체 집수를 계산하면서 두어 대는건지..계가를 어떻게 하는지가 핵심이지 않을까 싶기는 하네요.

두번의 대국을 보고 정말 겁나기도 하고 과연 인간이 이길려면 어떤 방법이 있을까 궁금하기도 하고...

다들 그렇듯이 시골 촌 구석에서 중학교 들어가기 이전엔 ABCD도 못 읽는 촌뜨기.

누구나 그렇듯이 고3까지 입시 영어.

고딩때 영어샘은 잘한다고 칭찬 많이 해줬지만 개인적으론 국어 실력으로 영어 문제를 푸는 전형적인 입시 영어.

단어, 숙어 외우기 싫어하고 단편적인 지문 읽는것도 지루하고 재미없고..

대학 들어가서도 1학년때까지 동일.

군대 다녀오니 전공교수님 2배 충원에 모두 원서만 교과서로..

덕분에 번역본 부지런히 찾아서 공부하고 졸업.

대기업 입사는 했으나 당시 첫 영어 시험에서 토익 대략 300점대 맞은듯.. 당락과 상관없는 입사후 시험.

이후 일본업체와 주로 상대 했으나 일어도 영어도 꽝.

2000년 벤쳐 업계로 이직 후, 가끔 해외 출장 및 영어 쓸일은 있었으나 항상 그렇듯이 출장 복귀땐 영어 공부 해야지, 나갈땐 또 못했네 하면서 지나감.

2010년 음향 업체 기술팀장으로 옮기면서 본격적으로 영어 써야.. 이젠 선택이 아니라 필수.

영어 잘 하는 직원들은 있었으나 의사전달을 타인을 통해 한다는건 역시나 어려운일.

외국 기자들과 사이트 돌때, 장비 수리 위해서 제조사 소통하는 문제, 본사 교육등등..

결국 회사와 협의하여 업무 제끼고 삼개월 필리핀 연수 결정. 가는 날이 후쿠시마 원전 쓰나미 발생 바로 다음날.

여튼 그 이후로 영어에 재미 붙임.

3개월 있는 동안 늘었다는 생각은 안들었으나 일단 초입에 들어서게 되었고 복귀 후 영어를 보는 태도가 달라짐.

영문 이메일, 각종 영문 메뉴얼, 영문 자료들, 영문 소설까지...

중간 중간 점검의 기회로 1,2년에 한번씩 토익 테스트도...

연수 직후 800(11년 9월) -> 840(13년 10월?) -> 875(15년 1월) -> 940(16년 1월)

특별히 준비 안하고 보는 시험이라 딱 영어 익숙해 진만큼 점수 오른듯.

여전히 회화도 부족하고 전화 영어도 부족하지만 영어 자체를 통해 정보를 얻는 재미가 쏠쏠.

외국어 하나를 배워 그 정보의 영역을 엄청 넓힐 수 있어서 행복할 지경.

아이들에게도 영어, 수학은 지침을 줄 수 있는 정도가 되어서 감사.

1. 이렇게 살아가게 섭리하신 하나님 은혜 감사.

2. 연수의 기회를 과감히 내려주신 전 회사, 사운더스와 당시 전무님(권종섭장로님)께 감사. 물론 내 대신 빡시게 일해준 팀원들에게도~

3. 공부한다고 자리 비움에도 인내하고 참아준 와이프와 아이들에게 감사.

우리 교회 2015 학습/세례/입교/유아세례식 서약서

나도 이런 비슷한 내용으로 서약하고 학습/세례 받았을 터인데 이렇게 믿고 살아가고 있는가.

나는 이렇게 아이들을 키우겠다고 다짐하며 유아세례를 아이들에게 주었을 터인데 이렇게 양육하고 있는가?

라는 확인을 매 순간 하고자 남겨 놓음.

간만에 납땜 관련 포스팅에 블로그 포스팅을 한번 해봅니다.

2006년 입당한 저희 부속실의 8채널 멀티 박스가 고장 난지 얼마나 된지도 확인이 안 되는. 몇 주전 엔지니어가 혹시 쓸 수 있냐고 요청해와서 수리 해보기로 했습니다. 사실 멀티커넥터 작업은 제가 가장 싫어하는 일입니다. 그런데 불운하게도 회사에서도 멀티 작업을 할 일이 생겨서 같이 작업을 해보기로 했습니다.

기존 작업된 걸 열어보니 오래 갈 수 없는 구조로 마무리를 해 놓았더군요. 이런 작업은 그냥 고정으로 배치할 때나 가능하지 착탈을 자주하는 환경에서는 버틸 수 없습니다.

멀티 커넥터의 구조 상 원 케이블 자체를 커넥터가 완전하게 잡아 주어야 내부에 연결되는 낱선들의 땜이 흔들리지 않고 버틸 수 있기 때문입니다. 아래 사진에서 보는 바와 같이 원 케이블 잡아주는 부분이 놀아버리는 구조에서는 오래 갈 수 없죠.

또 하나는 전체 길이가 제대로 재단이 되지 않고 그냥 땜하기 좋게 길게 뽑아 놨기 때문에 실제 조립을 하면 낱 선들이 휠 수 밖에 없고 납땜 부분이 꺾이고 흔들리게 되어 있습니다.

마지막으로 위의 상태에서 단자에 수축튜브 처리도 안되어 있으니 더 꺾이고 흔들림에 약하게 됩니다. 수축튜브 작업이 되어 있으면 납땜 부분이 어느정도 일자로 펴지고 완전히 꺽이지는 않죠.

이제 작업을 시작해 봅니다.

1. 먼저 커넥터에 맞도록 케이블 길이를 재단해 보고 나서 커넥터에 맞게 각 낱선 케이블을 미리 배치하고 그 상태에서 피복을 벗기고 납을 뭍혀 놓습니다. 저는 이런 종류의 케이블 땜에는 미리 재단을 해보는 게 최종 결과물의 품질을 결정한다고 봅니다. 물론 효율적인 작업이 되어 시간 단축도 되는 건 보너스이구요.

1. 바이스에 커넥터를 물려 놓고 낱선 작업을 합니다. 미리 재단을 해서 케이블 위치와 커넥터 위치가 비슷하게 맞기 때문에 핀셋으로 잡아서 갖다 붙이면 바로 땜이 쉽게 됩니다. 단, 주의할 점은 납땜 시작전에 미리 케이블에 삽입되어야 하는 것들(커넥터 케이스, 수축튜브등)은 모두 넣어 놔야 하겠죠. 마이크 케이블 열 개 작업하면 꼭 한 두번은 케이스 빼놓고 땜해서 다시 납땜 풀게되는 아픔이… 가운데 공통GND는 나중에 직접 땜이 어려우니 미리 빼놓았습니다.

   

2. 녹색 선을 작업합니다. 커넥터 안에 완전히 넣어서 마무리 합니다.

   

3. 모두 땜을 하고 나면 이렇게 되는 군요.

   

4. 이제 커넥터 마무리를 해봅니다.

이렇게 열심히 땜 했는데 저 케이스 부품들 빠져 있으면 정말 허망하니 땜 전에 꼭 확인 하시구요. 이 역시도 미리 재단된 대로 길이가 맞는지 확인합니다. 그래야 저 중간의 케이블 잡아 주는 고무 튜브의 위치가 확인이 됩니다. 사용한 케이블이 커넥터 인입구에 비해 충분히 작습니다. 이러면 커넥터 작업이 완료 되었을 때 케이블이 커넥터에 고정 되지 않기 때문에 내부에 납땜 된 부분이 전체 힘을 바로 받게 되고, 게다가 그 중 가장 짧은 녀석이 모든 힘을 다 받게 되니 그 녀석부터 끊어지기 시작하겠죠.

1. 그래서 하단의 케이블 잡아 주는 부분을 보강을 해서 나중에 덮개를 덮었을 때 홀더가 케이블을 잡아주게 됩니다. 절연테이프를 써도 되지만 오래되면 접착제가 흘러 나와 지저분하게 됩니다. 그래서 회사에서 사용하던 자기융착성 고무테이프?로 적당히 감아줍니다. 이제 케이블이나 커넥터를 잡고 흔들어도 내부 납땜부분은 직접 흔들리지 않겠죠.

   

   

2. 최종 마무리된 사진이 없네요.ㅠ.ㅠ. 안 잊어버리면 나중에 추가.

BLOG : soundoflife.tistory.com

WEB : www.hajuso.com

헤드룸이 도대체 뭐길래~

서문

최근 몇 년간 음향관련 커뮤니티와 온라인 상에서의 'hot'한 이슈 들 중에 라인레벨 세팅 등의 시스템 설정과 관련된 내용인 것 같습니다. 사실 실제 오퍼레이팅에서의 믹싱 작업이 아닌, 시스템 설정은 거의 기술적인 내용들이고 어떤 공식과도 같은 것이라고 이해를 하게 되는데 그럼에도 불구하고 여러가지 의견들이 나오고 혼란이 계속 되는 것을 보면서 뭔가 기준이 되는 것이 있지 않을까 하는 생각을 하게 되었습니다. 이를 최근에 번역한 문서들과 관련 외국 저널들의 기사들을 보면서 이 정도는 정리를 하고 가보자 라는 생각으로 이 문서를 작성하게 되었습니다.

저는 믹싱을 전공하지도, 음향 업계에 있지도 않으나 다행히 전자분야에서 일하고 공부해 온 지식을 기반으로 이 이슈에 대해 접근을 해볼 수 있었습니다. 따라서 실제로 현장에 적용하는 비법을 알려주고자 하는 글도 아니고 어떤 절차를 정하고자 하는 글도 아닙니다. 이 글은 우리가 다루는 전기음향에서의 신호를 어떻게 이해하고 장비들이 이러한 신호를 어떻게 다루는가 하는 점을 다루고 있습니다. 따라서 실제 현장에 적용하고자 하는 분들의 많은 질문을 환영하며 여러 토론 주제들에 대해서도 환영하는 바 입니다.

본문

사실 지금까지 온라인이나 책자, 여러 강좌들에 '헤드룸'이라는 단어들이 많이 등장하는데 그 의미들은 사용하시는 분들의 이해에 따라 비슷하지만 조금씩 다른 의미를 가지고 쓰인다는 생각을 하게 되었고, 이러한 상이한 용법에 대해 옳고 그름을 가르는 것은 이미 맞지 않을 수도 있다는 생각을 하게 되었습니다. 다만, 그러한 상이한 용법에 대해 언급을 하는 분들이 본인들 만의 '정의'를 같이 전달이 되어야 하겠다는 생각은 들더군요.

'Headroom' 을 영한 사전에서 검색을 하면 '1.(교량 등 차량이 그 아래로 지나가는) 시설물과 차량 지붕 사이의 공간 2.(자동차의) 지붕과 머리 사이의 공간' 이라고 나옵니다. 영영 사전으로 검색해보면 'I. vertical space available to allow easy passage under something II. the capacity of a system to reproduce loud sounds without distortion) 이렇게 나오는 군요.

어원은 터널이나 다리 밑을 지나는 자동차의 지붕과 터널, 다리 사이의 공간이라는 의미이고, 음향에 적용하면 디스토션 없이 신호를 크게 증폭하게 해주는 시스템 용량 정도가 되겠습니다. 즉, 뭔가를 받아 들일 수 있는 공간 정도? 도로에서 주행할 때 다리 아래를 지나가거나 터널 입구에 보면 4.3M네 3M네 하면서 통과 가능한 차량의 높이를 써놓은걸 볼 수 있는데 그게 바로 그 도로의 '헤드룸' 되겠네요.

이런 일반적인 정의를 음향에 적용해 보면 영영사전의 두 번째 정의가 되겠습니다. 즉, 어떤 시스템(장비)이 음향신호를 '왜곡(distortion)없이 재생할 수 있는 능력' 이라고 할 수 있겠습니다. 교량이나 터널의 높이가 이미 설계될 때부터 결정이 되어 있는 것처럼 어떤 시스템(또는 장비)의 헤드룸 역시 이미 결정이 되어 있습니다. 특히나 전기음향에서의 각 장비의 헤드룸은 이미 제품 설계시부터 결정이 되어 있다고 볼 수 있습니다. 이는 근래의 음향 장비에서의 증폭은 대부분 OPAMP를 통해서 구현이 되는데, 이때 opamp가 왜곡없이 수용할 수 있는 음향 신호의 주파수와 크기는 이미 회로설계에서 결정이 되기 때문입니다. 주파수의 경우는 부품 자체의 특성 및 앞 뒷단에 추가되는 RLC 회로에 의해 결정됩니다. 이 주파수 밴드를 초과하는 신호가 들어오면 신호의 왜곡이 일어납니다. – 이 때 왜곡의 형태는 고주파 대역이 들어온 대로 재생되지 않고 줄어들게 됩니다.

또 다른 왜곡의 형태는 증폭회로의 크기 제한에 있습니다. Opamp는 외부에서 전원을 공급받는 액티브 소자의 일종이며 따라서 동작하는 에너지 원은 공급받는 전원에서 얻게 됩니다. 또한 입력 임피던스는 이론적으로는 무한대가 됩니다. 아래는 그 유명한 버브라운(지금은 TI로 합병된)의 OPA134 시리즈의 데이터쉬트입니다.

이러한 조건이 중요한 이유는 이러한 특성 (무한대 입력 임피던스, 외부 전원 공급)을 잘 생각해보면 신호 전달을 위해서 임피던스 매칭 등을 그다지 고민하지 않아도 된다는 점입니다. 그럼 걱정해야 할 게 뭐가 있을까요? 바로 처리 가능한 신호의 크기입니다. 왜냐하면 opamp는 입력신호의 전압을 정보로 사용합니다. 전력이 아니라 전압입니다. 전력 W=V^2/R 이라는 공식이 있죠. 즉, R-임피던스 라는 개념이 들어가게 됩니다. 그러나 opamp는 입력 임피던스가 이론적으로 (실제로도 충분히 큰) 임피던스를 가지고 있기 때문에 아주 미세한 전력(미세한 전류, 에너지)으로 전달되는 신호의 전압도 손실 없이 받아낼 수 있습니다. 그리고 이렇게 받아들인 신호는 opamp에 공급되는 외부 전원을 에너지 원으로 사용하여 충분히 큰 전압 신호로 충분히 큰 전류를 실어서 출력해 줄 수 있게 됩니다. 게다가 opamp의 출력단의 임피던스는 이상적으로는 아주 작습니다. 즉, 다음 단에 신호를 잘 전달할 수 있는 이상적인 부품인거죠.

이제 우리가 다루게 될 음향신호의 크기를 생각해보겠습니다. Opamp를 이용한 증폭회로에서는 입력 신호의 임피던스는 그다지 큰 변경요소가 아니라고 했습니다. 따라서 가장 중요한 건 입력 신호의 전압 크기 입니다. 문제는 이 입력 신호의 전압 크기는 절대로 공급되는 전원의 크기를 넘을 수 없습니다. 위의 테이블에서 첫번째 항목이 바로 이 입력 신호의 특성에 대한 것인데, 이는 전압으로만 표시가 됩니다. 전력도 아니고, 전류도 아니고, 다른 어떤 전기적 특성이 아닌… 그리고 그 범위는 공급되는 전원(V+/V-)으로 결정이 되고 그보다는 2.5V정도 작은 범위를 가지게 됩니다.

만약 이를 벗어나게 된다면 어떤 일이 벌어질까요?

이 그림은 예전에 파워앰프의 글을 쓰면서 그렸던 그림입니다. 증폭회로의 증폭도가 높아진다거나 입력 신호가 커져서 공급 전압의 범위를 벗어나게 되면 아래의 그림처럼 위아래의 전압이 더 커지지 않게 되고 사각파와 유사한 파형으로 변하게 됩니다. 문제는 이때 파형을 주파수 도메인에서 보면 체배 주파수들(정확히는 홀수배 파형들)이 마구 올라오게 됩니다. 이러한 성분들이 신호의 왜곡을 일으키게 되는거죠.

즉, 회로에서 주파수 대역이 부족하면 양쪽 끝 단 주파수 대역의 감쇄를, 수용할 수 있는 전압의 폭이 부족하면 고주파 신호의 발생으로 왜곡을 가져오게 됩니다. 우리가 헤드룸에서 관심이 있는 것은 바로 이 수용 전압을 벗어나는 신호의 입력에 대한 부분입니다.

따라서 이러한 회로의 특성 상, 우리는 우리가 다루는 신호를 장비가 수용 가능한 전압 크기의 수용폭 안에서 받고 싶습니다.

믹서를 기준으로 생각해보면, 입력단에서도 어떤 신호가 들어와도 신호의 왜곡이 발생하지 않는 한도에서 크게 증폭을 하고 싶습니다. 출력단에서도 믹싱된 최종 신호가 왜곡 없이 내보낼 수 있기를 바랍니다.

그러나 왜곡의 두려움으로 인해 음향 신호들을 너무 낮게 다루게 되면 해당 음향 소스가 크게 들어 올 때는 문제가 없겠으나, 크기의 다이나믹이 커서 작아질때, 혹은 음의 뒷부분에서 릴리즈 될 때 작아진 소리를 노이즈와 구분해서 충분히 들을 수 있을만큼 재생하기 어려워집니다. 이 부분이 바로 노이즈대비 신호크기(S/N)비율이 낮아질 때 발생하는 문제가 됩니다. 따라서, 악기나 음향 소스의 다이나믹을 잘 표현하기 위해서는 충분한 S/N비를 확보하면서도 왜곡은 일으키지 않는 수준으로 신호 크기를 다루는 것이 중요하게 되고 이 때문에 '헤드룸'을 '잘' 이해하고, '잘' 사용하는게 중효하게 됩니다.

그런데 이 때 발생하게 되는 문제가 있습니다. 바로 '헤드룸'이 꽉 찬 상태, 즉, 피크가 발생하기 시작하는 시점을 어떻게 확인가능하며 어떻게 음향 신호가 이 헤드룸의 범위 내에서 동작하도록 하는가 하는 점입니다.

이제 헤드룸의 정의를 살펴봐야 할 때가 왔습니다. Headroom=Peak level – norminal level 이라고 정의됩니다. 즉, 통상 피크레벨 (장비에서 수용 가능한 최대 전압레벨)에서 라인레벨(+4dBu, 0VU, norminal level 등; 프로장비 기준)이라고 하는 전압레벨의 크기를 빼 준 값이 헤드룸 범위가 되겠습니다. 이때의 가장 큰 기준은 모두 신호의 전압이라는 점입니다. 앞서 언급한 것처럼 근래의 음향 장비의 회로는 opamp 기준으로 되어 있는 경우가 대부분이고 실제로 신호의 전압을 정보로 사용하기 때문입니다.

이제 우리는 피크 레벨과 라인 레벨의 차이를 구분해봐야 합니다. 피크 레벨은 순간적으로 측정이 되는 전압레벨이 됩니다. 왜냐하면 전압 신호의 크기만 장비나 증폭회로, 부품 등이 알아볼 수 있기 때문에 수용 가능한 전압을 초과하는 신호는 디스토션을 일으키게 되는거죠. 문제는 라인 레벨입니다. 우리가 통상 언급하는 라인레벨은 RMS가 됩니다. +4dBu라는 신호를 전압으로 바꾸면 1.228V가 됩니다. 정의에 의하면 "The reading of the volume indicator shall be 0 VU when it is connected to an AC voltage equal to 1.228 Volts RMS across a 600 ohm resistance (equal to +4 [dBu]) at 1000 cycles per second." (Wikipedia ; https://en.wikipedia.org/wiki/VU_meter#cite_note-7) 라고 하는군요. 저 RMS (root-mean square)라는 용어에서 이미 피크가 아니라 을 곱해서 나온 일종의 평균값이 됩니다. 즉, 기준으로 삼는 레벨 자체가 피크 기준이 아니라는 거죠. 예를 들어 1KHz 사인파형을 VU메터기가 0을 가리키고 있다면, 이때 이 신호의 전압은 이미 1.228V보다 배가 큰 1.736V정도가 됩니다.

헤드룸을 활용하는 라인레벨 세팅에서의 문제점은 바로 여기에 있습니다. 우리가 믹서(혹은 다른 장비들)상에서 보고 판단하게 되는 각종 미터들이 피크 레벨을 제대로 알려 줄 수 없다는 점입니다. 우리가 피크라고 생각한 지점에서는 이미 피크를 넘어서게 되고 우리가 노랑색이라 안심하고 있던 부분에서도 이미 피크를 칠 수 있는 신호가 있다는 것이죠.

다음의 그림은 드럼 소스를 VU meter로 측정한 신호와 실제 피크 신호와의 관계를 나타낸 그래프입니다. 이 그래프에서의 까만 선이 우리가 장비에서 보는 VU레벨미터라고 볼 수 있습니다. 이 레벨미터가 대략 -15dB근처에 있으나 실제 전압 신호는 0dB까지 도달하지만 우리 눈으로 볼 수는 없겠네요. 이러한 신호 특성에 보이는 차이(이 드럼소스의 경우 15dB)를 우리는 'crest factor' 라고 부릅니다.

이 크레스트 팩터는 신호의 종류에 따라 다릅니다. 먼저 언급한 사인파형의 경우는 이 차이가 3dB입니다. 그래서 레벨미터에서 -15dB를 나타내면 전압(피크)은 -12dB가 됩니다.

그럼 피크레벨을 바로 보여주지 왜 굳이 VU미터(RMS레벨)을 레벨미터로 사용하느냐 하는 점이 이슈가 궁금해지실 겁니다. 이는 최초 VU미터라고 하는 바늘 달린 표시 장치가 나올 때는 완전한 아날로그였으며 실제 신호를 소스로 사용하는 표시 장치였습니다. 또 코일과 자석을 이용한 방식이었기 때문에 반응이 실제 전압 신호의 변동에 비해 느렸습니다.

물론 지금은 오디오 신호 정도(20Hz~20KHz)의 주파수는 완전히 실시간으로 전압을 보여 줄 수 있는 기술을 가지게 되었으나 그럼에도 불구하고 이러한 방식으로 레벨미터들이 동작을 합니다. 그 이유는 이런 식으로 나타냈을 때, 그 신호의 실제 에너지를 유사하게 나타낼 수가 있고, 무엇보다 청감 상 유사하게 느끼기 때문입니다.

다음은 Makie사의 그 유명한 고전 믹서 1604-VLZ3 매뉴얼의 미터 관련 부분입니다.

이 장비의 경우도 +4dBu (dBu라는 단위의 정의 자체가 RMS를 의미합니다. 크레스트팩터 3dB짜리 사인파형을 넣을 때 얻는 전압이거든요)라는 신호 대신 0dBu를 씁니다. 따라서 LED미터는 RMS라는 것을 짐작 할 수 있습니다. 보기에는 피크레벨까지 최대20dB의 헤드룸이 있는 것처럼 보이나 실제 상황에서는 0~+7구간을 사용하도록 권하고 있습니다. 이는 음악소스의 크레스트 팩터가 10dB이상이고 이를 적용하면 +7dB정도의 신호에서도 실제 전압은 이미 피크레벨에 도달했을 것이라는 점을 예상할 수 있겠네요.

다음은 야마하의 디지털 콘솔 TF시리즈의 사양입니다. 이때 0dBu=0.775Vrms라는 기준으로 변환을 하고 있습니다. Vrms의 단위 역시 RMS기준임을 안다면, 대략적인 피크 전압 레벨을 알 수 있습니다.

이때 주의할 점은 디지털 장비에서의 레벨미터는 모두 다를 수 있다는 점입니다. 아날로그의 경우 대부분 RMS단위로 표시가 되나 디지털의 경우 각자의 기준에 따라 표시가 됩니다. 이게 피크라면 숨겨진 헤드룸은 없기 때문에 레벨미터 자체를 피크로 생각하고 음향 소스의 종류와 상관없이 항상 피크만 주의 하도록 레벨 조절을 하면 되겠습니다.

결론 : 라인레벨 세팅을 함에 있어서 가장 중요한 요소가 각 장비 간의 피크레벨을 맞추는 부분이 되겠습니다. 이렇게 하면 각 장비가 가진 헤드룸을 최대한 활용하게 되는 설정이 자연스럽게 되는 것이죠. 따라서 각 장비의 피크 레벨을 정확히 맞추는 것이 중요한데 이를 위해서는 첫 번째, 각 장비의 레벨미터가 무엇을 나타내는지를 정확히 아는 것이 무엇보다 중요하다고 생각합니다. RMS인지 peak인지, VU미터인지 등등.. 두 번째는 소스 신호를 내가 아는 녀석으로 사용해서 각 장비의 피크 레벨을 찾아내는 것입니다. 크레스트 팩터 3dB짜리 사인파형을 사용할지, 6dB짜리 핑크노이즈를 사용할지 결정해서 해당 신호를 넣었을 때 레벨미터가 어디를 가르키는지 확인하는 작업이 필요합니다. 이렇게 해서 각 장비간의 라인레벨을 설정하고 나면 남은 점은 실제 최초 장비(통상 믹서가 되겠습니다)의 소스에 대한 운영레벨을 어떻게 가져갈까 하는 점입니다. 헤드룸을 꽉 채워서 운영하겠다고 VU타입의 특성을 가진 레벨미터를 보면서 피크 바로 아랫단까지 레벨을 운영하는 것이 문제점을 일으키는 이유가 되겠습니다. 대부분 이러한 신호는 음악이기 때문에 크레스트 팩터가 큰 소스일 확률이 높습니다. 따라서 RMS레벨 미터가 클립 바로 아래라면 실제 전압은 이미 왜곡을 일으키는 지점을 넘게 되는 거죠.

한가지 더 고려해야 할 점은 이러한 왜곡이 반드시 나쁘냐 하는 점입니다. 특히 최종단이 스피커가 아니라면 대부분의 전기음향 장비는 왜곡 때문에 장비가 고장나지는 않을 거고, 오히려 이러한 클리핑이 된 왜곡된 사운드가 독특한 느낌을 줄 수도 있습니다. 일종의 장비의 특성처럼 말이죠. 그래서 이정도의 왜곡을 얻기 위해서 일부러 꽉꽉 채워 운영하는 경우도 있을 수 있습니다. 다만, 어느 경우에도 앞서 언급한 각 신호의 종류와 레벨미터의 종류 및 그 의미 등을 이해한 상태에서는 라인 레벨 세팅을 하던, 장비를 운영하던 본인이 원하는 대로의 결과를 얻을 수 있을거라고 생각합니다.

관련자료;

1. http://soundoflife.tistory.com/186 ; 질문 : '헤드룸'이 정확히 뭐고, 왜 중요한가요?
2. http://soundoflife.tistory.com/159 ; 피크 전압이 몇 dBu라고?
3. http://soundoflife.tistory.com/156 ; 파워 앰프 너 뭐냐?
4. http://soundoflife.tistory.com/184 ; Gain Structure Basic By Biamp

BLOG : soundoflife.tistory.com

WEB : www.hajuso.com (하나님이 주신 소리 카페)

질문 : '헤드룸'이 정확히 뭐고, 왜 중요한가요?

역자 서문 ; 지난 여러 번 동일한 내용으로 번역하고 공부하면서 내린 결론에 대한 정리가 잘 되어 있는 간단한 내용의 Q&A가 있어서 번역하였습니다. 이 질답을 정확히 이해 한다면 장비의 레벨 때문에 헤매는 일은 없을 것 같고, 본인의 정확한 기준을 세울 수 있을 거고, 여러 신호 레벨에 대한 이해를 가지고 있음을 확신하셔도 될 것 같습니다.

질문 : 저는 제 곡을 믹싱하거나 녹음하는 작업들이 많아지는 신디주자입니다. 저를 당황하게 하는 이슈가 바로 '헤드룸'입니다. 예를 들어, 제가 가지고 있는 포커스라이트 사파이어 프로 26IO의 경우 메뉴얼에는 파이어와이어의 전원을 쓰지 않고 별도의 PSU(power supply unit)를 사용함으로 프리앰프에서 6dB의 헤드룸을 추가할 수 있다고 쓰여있습니다. 제가 보기엔 이게 좋아 보이기는 하는데, 그래서 어떻다는 거죠? 헤드룸이 뭐고, 내가 왜 더 얻고 싶어해야 하나요? 그게(헤드룸이) 있는지 없는지 제가 어떻게 알죠?  그리고 헤드룸에서 제가 어떤 이득을 얻을 수 있나요?

SOS 기술편집장 Hugh Robjohns답변 :

전부 좋은 질문들입니다. 오디오를 전달하는 모든 시스템(아날로그이든 디지털이든)은 두 가지 제약을 가지고 있습니다; 사운드 레벨이 낮아지는 부분에서는 노이즈플로워 라는 게 있습니다. 통상 백그라운드 히스 노이즈때문에 원래 신호가 희미해질 수 있습니다; 음압이 커지는 부분에서는 클리핑이라는게 있습니다. 클리핑이 일어나는 지점에서는 커지는 신호를 더 이상 수용할 수 없고 디스토션만을 만들어내게 됩니다. 후자(클리핑)는 통상 다루는 오디오 신호의 레벨이 이 아날로그 회로에 공급되는 전원의 전압 레벨에 근접하도록 커지게 되었을 때 발생하거나, 디지털시스템에서는 디지털화된 자릿수(포맷)의 제한으로 더 이상 양자화된 숫자들을 표시할 수 없을 때 발생합니다.

우리는 당연히 오디오 신호의 품질을 최대화 하기 위해서는 신호 레벨이 이 양극단 사이에 있도록 유지해야 합니다; 노이즈 플로워보다는 충분히 크면서 클리핑 포인트보다는 안전하게 낮은 그 어디쯤이죠. 아날로그 시스템에서는 이 기준을 실제 작업하는 기준 신호 레벨을 정하고 사람들이 적당한 방법으로 레벨 메터를 가늠해서 그 기준 레벨 근처에 신호레벨이 위치하여 사용할 수 있도록 독려하도록, 단순하고 실용적으로 만들었습니다. 예를 들어 VU메터들은 0VU가 +4dBu가 되도록 정의했습니다. 프로수준의 아날로그 장비들에 있어서의 클리핑 지점은 일반적으로 +24dBu정도인데 이 레벨은 VU메터에 표시되는 기준레벨보다 대략 20dB정도 더 높습니다.

이 20dB의 가능한(그러나 이론적으로는 사용되지 않는) 다이내믹 레인지 공간을 헤드룸이라고 부르거나 헤드룸 마진이라고 합니다. 이 헤드룸은 기대되지 않는 순간적이거나 큰 사운드를 클리핑시키지 않고 수용할 수 있는 버퍼 공간을 제공해 줍니다. 이 영역은 아날로그 미터링 시스템에서는 헤드룸 마진을 표시할 수 없기 때문에 의미가 없습니다. 이는 보이지 않는 안전 영역인데 이 영역은 간과하기 쉽거나 당연히 여기기 쉽습니다. 대부분의 디지털 시스템에서의 머터기들은 전체 헤드룸 영역을 모두 보여주는 경향이 있습니다. 때문에 미터들은 0dBFS에서의 클리핑 지점을 기준으로 아래쪽로 표시를 하게됩니다.  이러한 디지털 단위에서의 위쪽 20dB 또는 유사한 범위는 아날로그 시스템의 미터에서는 통상 볼 수 없는 부분인 헤드룸 영역을 나타냅니다. 결과적으로 많은 사람들이 그들이 다룬 신호레벨이 피크 없이 충분히 높은 레벨에 있으면 디지털 시스템상에서 '레코딩 레벨 수준 아래에' 있다고 느낍니다. 그렇지만 이러한 경우 사실은 그 신호들은 실제로는 '레코딩 레벨 수준 위에' 있게 되며, 순간적인 디스토션의 아주 큰 위험에 처하게 됩니다.

왜 당신의 인터페이스 장치가 외장 전원 장치로 동작할 때 더 큰 헤드룸을 제공하는가 하는 이유는 PSU가 USB로부터 받은 전원으로 동작할 때보다 더 높은 전압을 제공할 수 있기 때문입니다. 더 높은 전압을 제공한다는 의미는 더 큰 신호 전압을 수용할 수 있다는 것을 의미합니다. 이번 경우에는 전압이 두배 정도 더 커지고 이는 6dB 더 큰 헤드룸 마진을 얻게 됨을 의미합니다. 더 많은 헤드룸은 당신이 클리핑 디스토션을 만들어내는 순간적인 피크 신호(전압)들에 대해 덜 걱정해도 되고, 일반적으로 더 열린, 그리고 자연스러운 사운드로 변환할 수 있음을 의미합니다. 따라서 좋은 거죠~

원본 : http://www.soundonsound.com/sos/feb10/articles/qa0210_4.htm

Translated by YUNSONG SIM (WAVE SIM)

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팔십년대 마지막 학번으로 전자공학과에 입학한 이유는, 국민학교 때부터 뭔가 전자적인 걸 만들고 싶기도 한거지만 중학교 입학해서 처음 본 수학샘의 애플 컴퓨터와 이후 베이직을 비롯한 컴퓨터 때문이었던것 같다 . 그럼에도 막상 들어간 전자과에선 코딩할 일도 거의없었고 직장을 하드웨어로 결정한게된 이후로 지금껏 거의 하드웨어 가이로만 살아온 나에게 코딩은 여전히 접근하지 않겠다는 굳은 결심을 가지게 된 몇 안되는 분야이다.

뜬듬없이 이런 개인사를 언급한건 어제 오늘 본 ms build 2015키노트를 보고난 이후 그런 생각의 변화를 가져오게 되지 않을까 하는 흔들림을 느꼈기 때문이다.

과거, 코딩과 개발이 불분명 하고 코딩 능력이 있어야 이후 아이디어를 구현하던 기능을 구현하는 방식이었다면 이젠 아이디어가 있다면 그걸 구현하는 건 어떤식으로든 해줄 수 있는 툴이 준비가 되었다는 것이다. 예를 들어 하나의 문법에만 익숙하면 여러 os에 포딩을 간단히 하거나, 대규모 웹베이스 기반의 서비수 조차도 비전공 관리자로 처리가 가능한..

장장 세시간에 걸친 키노트의 앞부분을 정확히 이해했는지 전공분야가 아니라 확실하지않아 아쉬웠지만 적어도 이제 MS가 칼을 빼들었다는 건 느낄 수 있었다.

마치 우리가 못해서 서비스를 못하던게 아니야! 라고 소리치는 듯한 느낌?

개발자 컨퍼런스라서 그런지 모르겠지만 비지니스 측면에서 가능한 생태계(eco system이라는 단어가 계속 등장. 특히 처음 부분에)를 언급하면서 우리 생태계에 들어오기만 해주시면 다 해드릴께요.. 라는 

유저로써는 중,후반부에 나오는 내용들이 훨씬 더 직접적이고 흥미로운 내용들이었지만, 사실 그보다는 전체적인 흐름이 더 중요하게 느껴지기는 했고.

인상적인 면 1.

다들 왜 이렇게 PPT를 잘하는거지? 사장 이하 나오는 모든 매니져들, 임원들이 모두 전체적인 맥락을 정확히 꿰뚫어 주고 군더더기 없이 시원시원하게 발표하는 모습이 정말 인상적이었다. 이거 내가 다 한거거든? 하는 자신감까지도 느껴지던? 현대 키노트의 원조라는 애플사 보다 훨씬 매끄럽고 충실한..

더 인상적인건 거의 세시간에 달하는 동안 진행되는 내용들이 언제 지나간지 모르게 흘러갔는데 아마 그 이유는 발표한 내용 하나하나가 모두 인상적이었다는 것을 의미하리라.

인상적인 면2.

이제 다른 회사, 산업계 전체를 배려하는건 없다. 사실 우리가 다 할 수 있는거였거든? 하는 느낌. 

iOS, Android 개발 코드까지도 변환 지원하겠다는거, 비주얼 스튜디오 에디트 무료 배포-게다가 대부분의 OS에.. 등등 다 뿌려대는.

인상적인 면3.

홀로렌즈. 이거 서핑해보니 별도의 데모룸까지 나중에 운영하는 것 같은데, 시연만큼이나 굉장하다는 걸 간접적으로 느낄 수 있음. 특히나 단순히 기술적으로 구현이 가능하다는게 아니라 실제 UI까지 완벽히 구현해 냄으로 우리가 실제 뭘 할 수 있다는 걸 거의 양산품의 품질로 내 놓았다는거.

인상적인 면4.

1 Billion(10억)대 언급을 후반부에 계속함으로 개발자들을 자극하긴 하는데, 이 댓수를 달성할려면 결국 윈도우폰 내지는 임베디드 시장인데 과연 어떻게 구현할지가 관건.

사실 가장 인상적인 건 여러 앱들이나 관련 회사들 제품이나 시스템등을 소개하는 데, 가장 먼저 무대에 올린게 작곡가의 앱이라는거다.

불과 한달(몇달 걸렸을거 같다는 CEO에 한달 걸렸다고 대답하는 것 같은데 리스닝 부족이라..)만에 비전공자 만들어낸 앱을 올림으로 우리 생태계 안에 들어오기만 하면 당신들이 가진 아이디어를 당신들 손으로 만들어 내도록 해주겠다.. 라는 거.

이 점이 너무나 충격이어서 이 글의 서두에 난 이미 코딩 따윈 이십년 전에 안하기로 작심한 사람이라는 걸 언급한 거였는데... 이제 고민이 되는게 그 생각 취소해야하지 않을까 하는 ...

문제는 MS가 제공하는 이런 수많은 기능 들을 이젠 하나의 기능이나 제품으로 완성되는게 아니라 전체적인 시스템으로 제공한다는거다. 이는 가장 기본적인 지식들을 이해하고 써야지 이러한 제품군의 융합이 가능하다는 것이다. 그러한 이해까지도 MS에서 이미 제공을 하고 있으나 문제는 문화와 언어 장벽으로 우리의 일반 유저나 개발자들이 시스템 전체를 완전히 이해하고 접근하지 못하는 점들이 많다는 거다. 그걸 개발자들은 '게네들 제품을 그대로는 가져다 쓸 수 없어요. 다 커스터마이징 해야해요. 아님 별도의 코딩으로 모듈들을 개발해야해요' 라고 얘기하는걸 종종 듣는데 이 키노트를 보고난 느낌은 그런 개발자들이 과연 이러한 환경을 다 이해하고 제품을 개발할까 하는 의심이다.

특히나 해외 시스템을 가져다 써야 하는 국내의 환경은 더욱 그러하다. 사실 IT뿐 아니라 산업의 거의 전분야에서 유사한 현상을 보고 있기에 의구심은 더 짙어진다. 코딩이든 하드웨어든 개발자 10년을 해도 맨날 어플리케이션에 급급하고 문제 해결에 급급하지 기초 분야를 분석해 본적이 있을까 싶기에 더욱 그러하다.

MS든 구글이든 애플이든 이들이 강력한 이유, 인텔이든 혹은 3,40년씩 된 작은 규모의 제조사들이 여전히 강력한 이유는 본인들의 제품에 대해 머리카락 하나까지도 자신들이 다 알고 있기에 그러한 거 아닐까 하는 생각을 해본다. 

지금까지 얼추 20년 하드웨어 개발을 해온 것 같고 (뭐 한분야만 한건 아니지만) 앞으로도 20년은 직딩을 해야할 나로서는 지금이라도 기초 지식 하나하나에 더 충실해야겠다는 생각을 하게되는 이유.

http://www.buildwindows.com/

http://channel9.msdn.com/Events/Build/2015/KEY01

Gain structure

Table of Contents

1. Proper gain structure
   1. Why is gain structure important?
   2. What is proper gain structure?
   3. How do I set proper input gain?
   4. Using meters
      1. Peak Meters vs RMS Meters
   5. Adjusting faders
   6. Output gain
2. Definitions
3. Further reading

   이 기사는 전체 오디오 시스템을 통해 좋은 신호를 만들고 그 상태를 유지하도록 하는 방법에 대해 기술하고 있습니다.

   역; 이 문서는 Biamp사의 기술문서이며 앞서 번역된 'Gain structure: input and output levels'와 함께 보시는 것을 권해드립니다.

   원본: http://support.biamp.com/Audia-Nexia/Miscellaneous/Gain_structure

Proper gain structure

Why is gain structure important?

적절한 게인 스트럭춰는 음향 시스템 내에서 신호대잡음비(Signal-noise ratio)와 헤드룸의 성능에 영향을 끼치기 때문에 아주 중요합니다. 모든 음향 시스템은 내장된 전자부품이나 전자회로 등에 자생하든지 아니면 외부의 노이즈원이 음향 신호의 경로에 유입되던지 어느 정도 고유의 노이즈를 지니게 됩니다.

따라서 불필요하게 너무 낮은 게인 설정은 우리가 필요로 하는 음향 신호의 레벨을 노이즈 수준에 너무 가깝게 만들어 버릴 수 있고, 이로 인해 이 음향 시스템의 출력단에서 노이즈가 들리도록 만들기도 합니다. 반대로 너무 큰 게인 설정은 과도하게 커진 음향 신호가 이 시스템의 전자회로나 부품에 과도한 부담을 주어 잘려진 음향파형(클리핑)으로 인해 심각한 신호의 왜곡(디스토션)을 만들기도 합니다. 이렇게 발생하게 되는 왜곡된 파형은 단순히 음향적으로 듣기 싫다는 점 외에도, 스피커와 같은 몇몇 시스템의 구성 장비들에 심각한 문제를 일으켜 파손 시킬 수도 있습니다.

신호대잡음비나 헤드룸에 끼치는 영향에 추가해서, 게인 스트럭춰는 음향 시스템 작동의 또 다른 부분에 영향을 줄 수 있습니다. 특히, 어떤 음향 장비들은 음향 신호의 크기에 따라 자신의 역할을 하기도 하는데, 이러한 장비들은 수신되는 신호가 너무 작거나 크던지, 아니면 예상된 것과 다르게 들어오게 되면 사용자가 기대하는 대로 작동하지 않을 것입니다.

이러한 종류의 장비들에서는 오토믹서, 덕커, 레벨러, 컴프/리미터 등이 있습니다.

오토믹서, 덕커, 레벨러, 컴프/리미터의 기능들은 설정한 특정 값 이상으로 입력 신호의 레벨이 도달할 때 동작합니다. 레벨러와 컴프/리미터에서는 설정 값 이하의 신호들은 특이하게 생각하지 않습니다. (즉, 이러한 신호들은 장비에 의해 영향 받지 않습니다.) 그러나 오토믹서들은 설정 값 이하의 신호들을 통과시키지 않을 겁니다. 그리고 덕커 장비는 감지하는 입력 신호의 레벨이 설정값보다 낮다면 해당 신호가 자동으로 감쇄되지 않을 겁니다.(역; 덕킹 기능을 하지 않음) 더 나아가 아주 큰 백그라운드 잡음을 이미 가진 신호들은 신호 레벨이 너무 높거나 장비의 설정 값이 너무 낮은 경우, 이러한 장비들이 신호를 잘못 감지하고 동작할 수 있습니다. 예를 들어, 오토믹서의 개별 채널의 설정은 오토믹서에 앞서 미리 동작하지 않아야 합니다. 대신에 Auto Mixer Input Level 설정 기능(설정값 이후에 작동하는)이 이러한 목적으로 사용될 수 있습니다.

ANC(Ambient Noise Compensation) 장비는 프로그램 신호 레벨이 주변 환경의 노이즈 레벨에서 변화가 어떻게 달라지는지에 대한 연속적이고 정확한 모델에 의해 작동합니다. 따라서 실시간 레벨 변화는 이러한 종류의 장비 다음 단계에서 일어나지 않아야 합니다. AEC(Acoustic Echo Cancellation)장비는 마이크에서 캔슬링이 되는 것과 같은 연속적이고 정확한 모델링에 의해 작동합니다. 따라서 라우드스피커에서 실시간 레벨 변화는 AEC 동작 기준 레벨에 겹치게 됩니다. 만약 이 두 개의 신호가 다르다면, 두 채널들은 함께 묶어서 레벨 컨트롤 기능을 사용해야 할 겁니다. (역; 이 기능을 역자가 정확히 몰라서 설명이 부족합니다, Bianmp의 매뉴얼을 참조하시기 바랍니다.)

What is proper gain structure?

일반적으로 적절한 게인 스트럭춰는 전체 음향 시스템에 걸쳐 음향 신호의 적당한 크기를 만들어서 유지하는 것과 관련이 있습니다. 대부분의 경우, 이는 음향 시스템의 최종 출력이 되는 스피커들의 상대적인 음압의 크기가 이미 앞단의 모든 시스템에서 게인설정이 잘 완료된 상태에서 파워앰프의 출력 크기를 조절하여 설정 할 수 있도록 정의되어야만 함을 의미합니다. 다른 시스템의 출력들(녹음용 소스와 같은)은 더 낮은 레벨을 필요로 하는데 이는 그 출력들을 각 상황에 맞도록 적당히 더 낮은 기준레벨을 선택해서 얻어야 합니다. 앞서 언급한 것과 같은 실시간 레벨 조절 장비들(역;컴프레서, 리미터 등)과 달리 이와 같은 상황에서의 음향시스템에서는 신호의 감쇄는 피해야만 합니다.

How do I set proper input gain?적절한 입력 게인을 설정하는 방법

적절한 게인 스트럭춰를 얻기 위해서는 가장 먼저 고려할 점이 입력 게인입니다. 개별 입력 단마다 개별적으로 조절할 수 있는 Gain In이나 Trim level과 같은 기능을 피크 신호 표시 기능과 같이 제공합니다. (역;다음의 화면 캡춰들은 Biamp 장비의 DSP 내부 모듈들입니다.)

1. 최적의 성능을 얻으려면, 통상적인 크기의 오디오 신호가 들어올 때 피크 표시기가 막 켜지기 직전까지 해당 입력단의 게인을 키웁니다. 이렇게 하면 위 모듈의 표시기는 6dB정도 헤드룸이 남아있는 지점에서 켜지기 시작합니다.(헤드룸 ; 클리핑이 일어나기전)
2. 이제 적절한 헤드룸을 추가하기 위해서 (왜냐하면 지금 들어오는 신호와 달리 일시적으로 들어오게 되는 더 큰 입력신호들을 왜곡 없이 받을 수 있게 해야 하니까요) 12dB정도 게인을 줄여줍니다. (두개의 6dB감쇄죠. 헤드룸의 추가 확보)

Using meters 미터기의 사용법

시스템 레벨을 모니터링하기 위해서는 피크 미터를 입력단과 출력단 같은 신호 경로에서의 중요한 지점에 배치합니다.(역;해당 설명은 DSP 설계의 경우입니다) 위에서 언급한 것과 같은 게인 설정을 하면 입력 미터기는 통상적인 음향 신호에 대해서 6~12dB 정도를 표시하게 됩니다. 이렇게 하면 좋은 신호대잡음비 성능과, 12~18dB정도의 헤드룸(역; 크레스트 팩터)을 가진 대략 0dBu 정도의 레벨의 신호를 다룰 수 있게 됩니다.

이제 여러분은 'Hold Enable'이라는 버튼을 클릭하고 미터기에 있는 'Hold Time'을 설정해서 신호가 피크를 치게 될 때의 평균 레벨을 쉽게 알아볼 수 있도록 합니다. 피크 미터기에 1000mS(1초)정도의 Hold Enable Time을 설정하면 유용합니다. 'Indefinite Hold'는 장비가 운영되는 시간 내내 피크를 치는 신호들의 레벨을 평균으로 내어 볼 수 있게 해줍니다. 이 기능은 Peak Hold를 무한대로 지속한다는 것을 의미하는 것이 아니고, 장비가 운영되는 기간 동안 표시된 최대 레벨을 저장한다는 것을 의미하지도 않습니다. (역; 아래 그림 참조)

Peak Meters vs RMS Meters

피크 레벨은 순간적으로 높게 또는 낮게 움직이는 음향 신호에 대해 즉각적인 레벨을 표시해 줍니다. 따라서 피크 레벨 표시기는 이 기능이 할 수 있는 한 최대한 빨리 해당 신호의 순간 값을 나타냅니다. 이 기능은 아주 급하게 변동하는 신호의 레벨을 보거나, 그 신호의 피크 신호가 어느 정도의 기간 동안 나타나는 지와 상관없이 최대 값을 측정하는데 유용합니다. 피크 미터는 디지털 음향 시스템에서 특히 중요한데, 왜냐하면 이를 통해 디지털 시스템의 풀스케일(Full Scale)에 신호가 얼마나 도달하는지를 알 수 있게 해주기 때문입니다. (역; dBFS는 피크 레벨이며 가장 큰 값을 full scale이라고 합니다. 꽉 차서 더 이상 표시할 자리가 없음을 의미.)

RMS 미터기는 일정기간(300mS)동안 평균을 낸 프로그램 레벨의 음향신호에 대해 반응하고 나타냅니다. 결과적으로 짧은 시간 동안의 피크 신호는 RMS미터기에는 나타내지 않게 되는데 일정 기간 동안 평균을 내어 나오게 되기 되어 전체적으로 더 낮은 레벨로 표시가 되기 때문입니다. 그렇지만, RMS 미터기의 표시 방식이 일반적으로 인간의 청각 인지에 더 가깝다고 여겨지고 있습니다.

주의 ; 동일한 신호를 피크 미터와 RMS 미터기에 보낸다고 해서 양쪽에서 당연히 이론적으로 동일한 수치를 읽을 수 있지 않습니다. 예를 들어 0dBu짜리 핑크 노이즈 신호를 피크 미터기에 Indefinite Hold를 켜고 보내게 되면 최대 +15dBu또는 그 이상의 값(핑크 노이즈의 크레스트 팩터)을 보여줄 겁니다. 동일한 신호에 대해 RMS미터는 동일한 시간 주기에 대해 0dBu에 가까운 값을 보여줍니다.

+3dB의 크레스트 팩터값을 갖는 사인파에 대해서는 아래와 같이 레벨을 표시하게 됩니다. 피크 미터기에서는 0dBu보다 약간 높은 값(+3dB)정도의 값을, RMS미터기에서는 거의 0dBu값을 표시하는군요.

Adjusting faders

대부분의 컨트롤 모듈들은 페이더를 통해 조절할 수 있습니다. 이러한 페이더들은 모두 0dB(유니티 게인)가 기본 값으로 설정되어 있습니다. 이는 이러한 모듈들을 지나는 신호들은 레벨이 커지거나 작아지지 않는 다는 것을 의미합니다. 이러한 설정은 대부분의 어플리케이션에서는 아주 좋은 방식이며 반드시 이 값들을 바꿀 필요도 없습니다.

이러한 페이더 들 중 어떤 것도 위에서 보는 바와 같이 실시간 레벨 조절용도로 쓸 수 있습니다. 페이더들은 출력되는 음향신호를 편안하게 청취할 수 있도록 서로 다른 레벨로 여러 가지 입력 신호들을 믹스하는데 사용할 수도 있습니다.

또한 서로 다른 종류의 컨트롤 모듈들 때문에 발생하게 되는 게인 감쇄를 보상하는데 쓰이기도 합니다. 이를 'make-up gain'이라고 하는데 이는 신호 경로의 앞 단에서 발생할 수도 있는 레벨링, 컴프/리미팅과 같은 기능이 작동했을 때 변화되는 게인을 보상하는데 쓰입니다.

부동소숫점(floating point) 연산 방식의 DSP는 이러한 류의 게인 조절을 클리핑이나 디스토션, 혹은 신호 데이터의 손실 없이 할 수 있게 해줍니다. 신호 레벨이 입출력 단에서의 최대치(CobraNet 연결이나 A/D 변환 등에서)를 벗어나지 않는 이상 극단적으로 크거나 낮은 레벨들의 신호들도 모두 오디오 품질에 나쁜 영향을 주지 않고 다룰 수 있습니다. 그러나 쓰레숄드를 필요로 하는 모듈들의 경우는 앞서 설명한 바와 같이 적절한 신호 레벨이 없이는 제대로 작동하지 않는 다는 점을 기억하세요.

Output gain

적절한 게인 스트럭춰라는 퍼즐의 가장 마지막 단계는 여러분의 출력을 앰프의 입력 감도에 맞는 작업입니다. 모든 앰프들은 전부 서로 다른 제품 사양을 가지고 있습니다. 심지어는 동일 제조사의 동일한 생산 라인에서 나오는 앰프들 조차 말이죠. 반드시 여러분의 앰프의 스펙쉬트를 확인하고, 그 앰프의 입력 감도를 살펴보세요. 여러분이 이 정보를 한번 확인하고 나면 이제 이 앰프와 매칭이 되도록 Biamp의 출력 레벨을 설정할 수 있습니다.

다음의 표는 일반적인 앰프의 사양입니다. 여러분은 8 ohm 로드 1.35Vrms에서 최대 출력을 얻을 수 있고, 6Vrms(+18dBu)에서 클리핑이 발생한다는 점을 알 수 있습니다.

다음은 Biamp 장비의 출력단을 봅시다. 여기에서 우리는 이 장비의 출력 전압의 최대값을 dBu단위로 제한할 수 있습니다. Full Scale은 이 장비가 왜곡 없이 낼 수 있는 최대 신호 레벨을 출력할 때 도달하는 값을 의미합니다.(역; 디지털영역에서의 최대 값이 Full scale이기때문)

Biamp사의 Audio와 Nexia는 dBu단위의 프리셋 출력으로 0,6,12,18,24 dBu를 설정할 수 있습니다. Audia는 'mic level'출력을 만들 수 있도록 -31dBu도 선택 가능합니다. 이러한 설정을 하려면 출력단에서 'Enable Output Attenuation'을 선택하세요.

Vrms = 0.775*(10^(dBu/20))

dBu = 20*log10(Vrms/0.775)

dBu는 Vrms로 변환할 수 있습니다. 이는 단순히 기호의 차이일 뿐입니다. 6dB는 전압의 관점에서 보면 간단히 두 배(2x)가 됩니다. 따라서 6dB는 두 배 더 크게 된다는 점을 의미합니다. 엑셀이나 계산기를 이용해서 다음의 공식을 사용해서 앰프를 정밀하게 튜닝 하는데 필요한 값을 계산할 수 있습니다.

Biamp에서는 6dBu 단위로 대략적인 조절을 할 수 있고, 이제 Biamp 장비의 출력단에서 감쇄 레벨 출력을 dB단위로 조절하거나 앰프의 입력레벨을 감쇄 시켜서 앰프의 입력 레벨을 정밀하게 조절할 수 있습니다. Biamp 장비내 에서 이렇게 할 수 있는 보너스 기능이 있는데, 이 기능은 여러분이 작업장을 떠난 후에는 임의로 바꿀 수는 없습니다.

위의 두번째 공식을 엑셀챠트에 넣어보면 이 앰프는 Biamp장비가 1.35Vrms=4.83dBu의 full scale 입력 신호를 넣어주면 8ohm에서 최대 파워를 낸다는 점을 정의할 수 있습니다. 이 앰프는 입력신호 레벨이 +18dBu까지 이를 때까지는 클리핑이 일어나지 않습니다. 따라서 +4.83에서 +18dBu사이의 어떤 설정 값도 앰프에 클리핑을 일으키지 않고 최대 출력을 낼 수 있도록 할 것입니다. Biamp사의 기본 출력 설정 레벨은 +24dBu로 되어 있으므로 이 앰프를 위해서는 -6dBu를 줄여줄 필요가 있습니다. 우리가 이 신호를 줄여주지 않으면 Biamp 장비의 출력단에서 낼 수 있는 최대 신호가 +24dBu가 되어 이러한 큰 신호는 다음에 연결되는 앰프의 입력단에서 클리핑이 일어나게 되고 클리핑 된 신호는 스피커로 전달되어 아마도 스피커들에 손상을 가하게 될 수도 있습니다.

Definitions

Decibel

데시벨(dB)는 벨(bel)이라는 단위의 1/10값입니다. 즉, 1B=10dB. 벨은 두 파워값사이의 비율을 나타냅니다. 인간의 청각기관은 청각인지에 대해 아주 큰 다이나믹 레인지를 가집니다. 겨우 들을 수 있는 정도의 음향 레벨(0dB)에 비해 짧은 노출로도 영구적인 파괴를 가져올 수 있는 정도의 음향 레벨(120dB)과의 비율은 대략 1조배에 달합니다.이러한 아주 큰 범위의 측정값들은 로가리즘 단위로 간편하게 나타낼 수 있습니다; 10의 지수로 1조를 표시(10^12)해보면 12가 됩니다. 이는 120dB라고 음향레벨로 표시할 수 있습니다.

dB and dBu

공기중에서의 소리의 크기는 dB단위로 나타내게 되고, 라인 상에서의 신호의 크기는 dBu로 나타내게 되는데 0dBu=0.775Vrms(volts RMS)를 기준으로 합니다.

SNR (Signal to Noise Ratio)

SNR은 음향 장비(프로 음향 장비의 경우 일반적으로 +4dBu를 기준으로 함)의 기준 레벨과 이 장비의 노이즈 수준의 비를 나타냅니다.

Dynamic Range

다이내믹 레인지는 어떤 장비가 재생할 수 있는 최대 레벨을 나타내는데, 이는 이 장비의 노이즈 레벨 수준부터 이 장비가 감당할 수 있는 수준을 넘어서면 발생하게 되는 디스토션 지점까지를 측정해서 표시합니다.

Noise Floor

노이즈 수준은 험, 히스 노이즈 등과 같은 전기적인 노이즈들이 소리의 대부분을 차지하게 되어 음향 장비가 더 이상 쓸 수 없는 가장 낮은 수준을 나타냅니다. 마이크가 흡음하는 앰비언스 노이즈 잡음도 또한 여러분이 운영가능한 노이즈 수준을 정의할 수 있습니다.

Headroom

헤드룸은 어떤 신호의 평균 프로그램 레벨부터 클리핑이 일어나기 전까지의 동작 전압의 범위를 나타냅니다. 만약 어떤 신호가 0dBu(0.775Vrms)정도에서 동작하지만 그 장비의 회로가 +24dBu까지는 디스토션이 발생하지 않는다면 우리는 대략 24dB정도의 헤드룸을 갖는다고 말할 수 있습니다. 만약 이 회로가 +7dBu정도에서 오버로드(클리핑이나 왜곡 발생) 된다면 우리는 7dB의 헤드룸을 갖는다고 할 수 있습니다. 헤드룸은 순간적인 큰 신호가 어떤 장비(시스템)을 손상되지 않고 통과할 필요가 있기 때문에 상당히 중요한 요소가 됩니다. 연설하는 경우는 12dB정도의 헤드룸이면 아마 충분할 겁니다. 음악공연의 경우는 20~24dB정도의 헤드룸이 필요할 겁니다. 서로 다른 장비들은 서로 다른 최대 운영 전압 사양을 가지고 있을 텐데, 이러한 장비들이 여러분이 사용하는 신호 경로에 배치가 된다면, 그 장비들 중 가장 낮은 헤드룸을 갖는 장비가 이 시스템 전체의 헤드룸을 결정하게 됩니다.

Transients

Transients(과도상태)는 아주 짧은 기간에 큰 증폭이 일어나는 시점에 결정됩니다. 과도 상태의 예로는 소리지름, 재채기, 휘슬, 스내어 드럼, 박수 소리 같은 것들이 있습니다. 컴프레서와 리미터는 이러한 트랜지언트 때문에 발생하는 충격으로부터 여러분의 시스템을 보호하는데 유용한 툴이 됩니다.

Threshold

음향 시스템에서의 threshold(쓰레숄드,문턱지점)는 어떤 신호가 반드시 통과되도록 반응을 일으키도록 하는 프리셋이나 사용자 설정 레벨을 나타냅니다. 예를 들어, 컴프레서에서 쓰레숄드가 +4dBu로 설정되어 있고, 음향 신호가 +4dBu이하로 최대 레벨이 들어온다면 이 컴프레서는 어떤 작용도 하지 않을 것이고 +4dBu이상되는 신호에 대해서만 컴프레션 동작을 하게 됩니다.

Gain

Gain(이득)은 어떤 시스템에서 음향 신호의 레벨이 증가한 정도를 나타냅니다. 통상 아주 낮은 마이크의 출력 신호(약 -35dBu)가 라인 레벨(0dBu)까지 증폭되는 마이크프리앰프 단에서 조절되는 양을 나타냅니다. 그렇지만 시스템 내의 어디서라도 레벨이 추가되는 것을 여전히 게인이라고 부를 수 있습니다.

Attenuation

레벨을 줄이는 것을 나타냅니다.

Clipping

클리핑 지점은 오디오 시스템에서 신호의 왜곡이 일어나는 지점의 레벨을 나타냅니다. 음향 시스템에서 클리핑은 신호의 파형에 변형을 일으키지 않고 통과시키는 부품이나 회로의 역량(피크 전압 지점)을 넘어서는 사각파형이 시작될 때를 의미합니다. – 이 지점을 초과하는 전압은 그냥 통과되지 않고 최대 레벨에서 'squished;부서짐'되며, 정상적인 파형이 전자적인 최고점에 막혀 클리핑이 되어 윗부분이 사각파형을 형성하기 시작합니다. 디지털 시스템에서의 클리핑은 디지털 알고리즘에서의 다이나믹 레인지를 초과하게 되어 디지털 'hash'나 노이즈로 나타나게 됩니다.

Distortion

왜곡(디스토션)은 원래 음향 신호가 원래의 형태가 뭉개져서 표현되는 손상 정도를 나타냅니다. 대다수의 기타연주자들이 디스토션을 좋아하지만 음향 시스템 유저들은 이를 귀찮게 여기는 경향이 있습니다.

Unity

유니티는 종종 페이더의 기준 위치를 나타내는데 쓰이곤 하는데 유니티에 페이더를 위치하다는 점은 음향 레벨의 위치를 0dBu에 둔다는 것을 의미하고 이는 원래의 신호를 증폭하지도 감쇠하지도 않는 다는 것을 말합니다. 유니티는 그 신호의 레벨을 나타내는데 쓰이기도 합니다. 만약 누군가 어떤 음향 신호를 유니티에 두었다면 통상 이는 0dBu 레벨을 의미합니다. 실제로는 그 신호가 기준 레벨에 비해 크기가 바뀌지 않은 신호일 뿐이라도 말이지요.

Further reading

• Gain structure: input and output levels

   

   

  Translated by YUNSONG SIM (WAVE SIM)

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