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서라운드 사운드

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12.2 채널 서라운드 사운드 (전면 7, 측면 4, 후면 1, 저음 2)

서라운드 사운드(surround sound) 또는 간단히 서라운드는 청취자를 둘러싸는 스피커(서라운드 채널)의 다중 오디오 채널을 사용하여 음향 재생의 충실도와 깊이를 풍부하게 하는 기술이다. 이 기술이 처음 적용된 곳은 영화관이었다. 서라운드 사운드 이전의 극장 음향 시스템은 보통 관객 앞에 위치한 3개의 스피커(좌, 중, 우)에서 재생되는 3개의 스크린 채널을 갖추고 있었다. 서라운드 사운드는 청취자의 측면이나 후면에 하나 이상의 채널을 추가하여, 청취자 주변의 어떤 수평 방향(지면 높이)에서도 소리가 들려오는 듯한 감각을 만들어낸다.

이 기술은 소리 감지 시 방향과 거리를 통해 위치나 기원을 식별하는 청취자의 능력인 음원 위치 파악 능력을 활용하여 공간감 인지를 강화한다. 이는 일련의 스피커로 전달되는 다중 이산 오디오 채널을 사용하여 달성된다.[1] 서라운드 사운드는 일반적으로 오디오 효과가 가장 잘 발휘되는 청취 위치(스윗 스팟)를 가지며, 이 위치의 청취자에게 고정되거나 전방 지향적인 음장 원근감을 제시한다.

서라운드 사운드 형식은 추가 채널의 수와 배치뿐만 아니라 재생 및 녹음 방식에 따라 다양하다. 가장 일반적인 서라운드 사운드 사양인 ITU의 5.1 표준은 청취자 정면의 중앙(C), 60° 각도의 좌(L) 및 우(R), 100~120° 각도의 좌측 서라운드(LS) 및 우측 서라운드(RS), 그리고 위치가 중요하지 않은 서브우퍼까지 총 6개의 스피커를 요구한다.[2]

응용 분야

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영화와 사운드트랙이 서라운드 기술의 주요 용도이긴 하지만, 서라운드 사운드는 모든 종류의 목적을 위한 오디오 환경 조성을 가능하게 하므로 그 응용 범위는 그보다 더 넓다. 다채널 오디오 기술은 영화, 텔레비전, 방송, 또는 컴퓨터를 위한 음악, 음성, 자연음 또는 합성음과 같은 다양한 콘텐츠를 재생하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어 음악 콘텐츠의 경우, 라이브 공연은 야외 콘서트, 뮤지컬 극장 공연 또는 방송 맥락에서 다채널 기술을 사용할 수 있다.[3] 영화 음악의 경우 특정 기술이 영화관이나 가정(홈 시어터 시스템 등)에 맞게 조정된다.[4] 서사적 공간 또한 다채널 기술을 통해 강화될 수 있는 콘텐츠다. 이는 주로 영화 서사, 예를 들어 영화 등장인물의 대사에 적용되지만,[5][6][7] 극장에서 공연되는 연극, 컨퍼런스, 혹은 고고학 유적지나 기념물에서 음성 기반의 해설을 통합하는 데에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 전시회는 물, 새, 기차 또는 기계 소리와 같은 주제별 주변 소음으로 강화될 수 있다. 주제별 자연음은 교육용 애플리케이션에서도 사용될 수 있다.[8] 다른 응용 분야로는 비디오 게임 콘솔, 개인용 컴퓨터 및 기타 플랫폼이 있다.[9][10][11][12] 이러한 응용 프로그램에서 콘텐츠는 일반적으로 사용자와 상호 작용하는 컴퓨터 장치에 의해 생성된 합성 소음이다. 또한 군사 및 공공 안전 분야에서 상황 인식을 향상시키기 위해 서라운드 사운드를 사용하는 상당한 연구가 진행되어 왔다.[13]

미디어 및 기술의 유형

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상업용 서라운드 사운드 매체에는 아날로그 매트릭스 방식인 돌비 서라운드, 압축 방식인 돌비 디지털 및 DTS로 인코딩된 비디오 테이프, DVD, SDTV 방송이 포함되며, HDTV, 블루레이 디스크, HD DVD에서는 스튜디오 마스터와 동일한 돌비 트루HD 및 DTS-HD 마스터 오디오와 같은 무손실 오디오가 포함된다. 다른 상업적 형식으로는 경쟁 관계인 DVD 오디오(DVD-A) 및 슈퍼 오디오 CD(SACD) 형식, 그리고 MP3 서라운드가 있다. 극장용 5.1 서라운드 형식에는 돌비 디지털과 DTS가 포함된다. 소니 다이내믹 디지털 사운드(SDDS)는 전면에 5개의 독립적인 오디오 채널과 2개의 독립적인 서라운드 채널, 그리고 1개의 저주파 효과 채널을 특징으로 하는 8채널 극장 구성이다. 전통적인 7.1 서라운드 스피커 구성은 기존의 5.1 배치에 2개의 후방 스피커를 추가하여 총 4개의 서라운드 채널과 3개의 전방 채널을 통해 더욱 완전한 360° 음장을 생성한다.

대부분의 서라운드 사운드 녹음은 영화 제작사나 비디오 게임 제작자에 의해 만들어지지만, 일부 소비자용 캠코더에도 이러한 기능이 내장되어 있거나 별도로 사용할 수 있다. 서라운드 사운드 기술은 음악에서도 새로운 예술적 표현 수단을 가능하게 하는 데 사용될 수 있다. 1970년대 쿼드라포닉(4채널) 오디오의 실패 이후, SACD와 DVD 오디오 형식의 도움으로 1999년부터 다채널 음악이 서서히 재도입되었다. 일부 AV 리시버, 스테레오 시스템 및 컴퓨터 사운드 카드에는 스테레오 소스에서 서라운드 사운드를 시뮬레이션하기 위한 디지털 신호 처리 장치가 포함되어 있다.

1967년, 록 그룹 핑크 플로이드는 런던 퀸 엘리자베스 홀에서 열린 "Games for May" 행사에서 밴드가 직접 제작한 쿼드라포닉 스피커 시스템을 선보이며 사상 최초의 서라운드 사운드 콘서트를 수행했다.[14] 그들이 만든 제어 장치인 아지무스 코디네이터(Azimuth Co-ordinator)는 현재 런던 빅토리아 앨버트 박물관의 연극 컬렉션 갤러리에 전시되어 있다.[15]

역사

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문서화된 최초의 서라운드 사운드 사용은 1940년 디즈니의 애니메이션 영화 환타지아에서였다. 월트 디즈니는 니콜라이 림스키코르사코프의 오페라 곡 왕벌의 비행에서 영감을 받아, 영화 환타지아에 등장하는 벌의 소리가 극장 안의 모든 부분에서 날아다니는 것처럼 들리게 하고자 했다. 최초의 다채널 오디오 애플리케이션은 '판타사운드'라고 불렸으며, 3개의 오디오 채널과 스피커로 구성되었다. 소리는 약 54개의 스피커를 사용하는 엔지니어에 의해 제어되어 영화관 전체에 퍼졌다. 서라운드 사운드는 음상 위차의 합과 차를 사용하여 달성되었다. 그러나 이러한 실험적인 서라운드 사운드 사용은 이후 상영본에서는 제외되었다. 1952년, 영화 "This is Cinerama"가 7채널 독립 음향을 사용하여 "서라운드 사운드"를 성공적으로 재등장시켰고, 다른 서라운드 사운드 방식 개발 경쟁이 본격화되었다.[16][17] 1953년 20세기 폭스 영화 성의를 개봉할 당시, 스튜디오는 더 넓은 시네마스코프 화면에 걸맞은 더 큰 음향 무대가 필요하다고 판단하여 좌, 우, 중 및 모노 서라운드 채널을 갖춘 4트랙 자기 스테레오 사운드와 함께 개봉했다.[18]

1950년대 독일 작곡가 카를하인츠 슈토크하우젠은 서부독일방송(WDR)의 헤르베르트 아이메르트 스튜디오에서 산업용 전자 장비로 생성된 완전 분리 및 회전형 쿼드라포닉 사운드를 사용하는 소년의 노래(Gesang der Jünglinge)와 콘탁테(Kontakte)와 같은 획기적인 전자 음악 작품을 실험하고 제작했다. 이안니스 크세나키스가 설계한 1958년 브뤼셀 세계 박람회의 필립스 파빌리온을 위해 제작된 에드가 바레즈의 전자 시곡(Poème électronique) 또한 파빌리온 전체에 소리를 이동시키기 위해 425개의 스피커를 사용한 공간 오디오를 사용했다.

1957년, 헨리 제이콥스는 예술가 조던 벨슨과 협력하여 샌프란시스코 골든 게이트 파크의 모리슨 플라네타륨에서 제이콥스 본인의 곡과 카를하인츠 슈토크하우젠 등의 음악을 포함한 일련의 콘서트인 "Vortex: Experiments in Sound and Light"를 제작했다. 음향 디자이너들은 보통 이것을 현재 표준이 된 "서라운드 사운드" 개념의 기원으로 간주한다. 이 프로그램은 인기가 높았으며, 제이콥스와 벨슨은 1958년 브뤼셀 세계 박람회에서 이를 재현하도록 초청받았다.[19] 동시기에 획기적인 서라운드 사운드 작품을 만든 다른 많은 작곡가들도 존재한다.

1978년, 돌비 연구소의 맥스 벨이 고안한 "스플릿 서라운드"(split surround)라는 개념이 영화 슈퍼맨에서 테스트되었다. 이는 지옥의 묵시록의 70mm 스테레오 서라운드 개봉으로 이어졌으며, 전면 3채널과 후면 2채널을 갖춘 최초의 공식 극장 개봉작 중 하나가 되었다.[20] 당시 70mm 영사가 가능한 극장의 스크린 뒤에는 보통 5개의 스피커가 있었으나, 좌, 중, 우만이 전주파수 대역에 사용되었고 중좌 및 중우는 (현재 흔히 쓰이는 방식처럼) 저주파 대역에만 사용되었다. 지옥의 묵시록의 인코더/디코더는 마이클 카라고시안이 돌비 연구소를 위해 설계했다. 서라운드 믹스는 아메리칸 조이트로프의 월터 머치가 이끄는 오스카상 수상 팀에 의해 제작되었다. 이 형식은 1982년 블레이드 러너의 스테레오 서라운드 개봉 때도 채택되었다.

5.1 버전의 서라운드 사운드는 1987년 프랑스의 유명 카바레인 물랭 루주에서 시작되었다. 프랑스 엔지니어 도미니크 베르트랑은 Solid State Logic과 협력하여 설계된 5000 시리즈 기반의 6채널 믹싱 보드를 사용했다. 채널은 각각 A(좌), B(우), C(중앙), D(좌측 후방), E(우측 후방), F(저음)였다. 동일한 엔지니어는 이미 1974년 세네갈 다카르에서 열린 프랑스어권 국가 국제 정상회의를 위해 3.1 시스템을 구현한 바 있다.

서라운드 사운드 제작

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서라운드 사운드는 여러 방법으로 제작된다. 첫 번째이자 가장 간단한 방법은 전면과 후면을 위한 두 개의 뚜렷한 스테레오 이미지를 캡처하거나 보강된 데카 트리[21]와 같은 전용 설정을 사용하는 서라운드 사운드 녹음 기술을 사용하는 것이다. 또는 청취자를 둘러싼 스피커를 사용하여 서로 다른 방향에서 오디오를 재생하는 재생 시스템을 위해 서라운드 사운드를 믹싱하는 방식이다. 두 번째 접근 방식은 음향심리학적인 음원 위치 파악 방법을 사용하여 헤드폰으로 2차원(2-D) 음장을 시뮬레이션하도록 오디오를 처리하는 것이다. 호이겐스 원리에 기초한 세 번째 접근 방식은 청취 공간 내에서 녹음된 음장의 파면을 재구성하려는 시도로, 일종의 "오디오 홀로그램" 형태이다. 한 형태인 파면 합성(WFS)은 전체 영역에 걸쳐 균일한 오차 음장을 가진 음장을 생성한다. 현재 sonic emotion 및 Iosono와 같은 회사에서 판매하는 상업용 WFS 시스템은 많은 스피커와 상당한 컴퓨팅 파워를 필요로 한다. 네 번째 접근 방식은 전면, 측면, 후면을 위해 3개의 마이크를 사용하는 방식으로, Double MS 녹음이라고도 불린다.

마찬가지로 호이겐스 원리에 기초한 앰비소닉스 형태는 중심점에서 정확한 소리 재구성을 제공하지만, 중심점에서 멀어질수록 정확도가 떨어진다. 앰비소닉스를 위한 많은 무료 및 상업용 소프트웨어 프로그램이 있으며, 이는 대부분의 소비자 시장, 특히 전자 및 컴퓨터 음악을 사용하는 음악가들 사이에서 지배적이다. 더욱이 앰비소닉스 제품은 Meridian Audio에서 판매하는 서라운드 사운드 하드웨어의 표준이다. 가장 단순한 형태의 앰비소닉스는 자원을 거의 소비하지 않지만, Near Field Compensated Higher Order Ambisonics와 같은 최근 개발된 방식은 그렇지 않다.[22] 몇 년 전, 한계 상황에서 WFS와 앰비소닉스가 수렴한다는 것이 입증되었다.[23]

마지막으로 서라운드 사운드는 Penteo와 같이 스테레오 녹음의 디지털 신호 처리 분석을 사용하여 개별 사운드를 구성 요소 파노라마 위치로 파싱한 다음 이를 5채널 필드에 배치하는 방식으로 스테레오 소스로부터 마스터링 단계에서 생성될 수도 있다. 그러나 스테레오에서 서라운드 사운드를 만드는 더 많은 방법이 있는데, 예를 들어 스튜디오에서 악기를 4개의 스피커로 분할했던 쿼드 사운드 인코딩을 위한 QS 및 SQ 기반 루틴이 있다. 소프트웨어 루틴으로 서라운드를 만드는 이러한 방식은 보통 업믹싱(upmixing)이라고 불리며,[24] L ↔ R 스테레오를 아치형으로 매핑하는 모드를 가졌던 산수이 전기 QSD 시리즈 디코더에서 특히 성공적이었다.

표준 구성

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서라운드 사운드 환경을 위해 사용 가능한 많은 대안 설정이 있으며, 3-2(전면 3개, 후면 2개 스피커 및 저주파 효과 채널) 구성(일반적으로 5.1 서라운드로 지칭됨)이 영화, 텔레비전 및 소비자 응용 분야를 포함한 대부분의 서라운드 사운드 응용 분야의 표준이다.[2][25] 이는 실내의 이상적인 이미지 생성과 실용성 및 2채널 스테레오와의 호환성 사이의 절충안이다.[26] 대부분의 서라운드 사운드 믹스가 5.1 서라운드(6채널)용으로 제작되기 때문에, 더 큰 설정은 추가 스피커에 신호를 공급하기 위해 매트릭스나 프로세서가 필요하다.[26]

표준 서라운드 설정은 3개의 전면 스피커 LCR(좌, 중, 우), 2개의 서라운드 스피커 LS 및 RS(각각 좌측 및 우측 서라운드), 그리고 120Hz에서 저역 통과 필터링되는 저주파 효과(LFE) 채널용 서브우퍼로 구성된다. 스피커 사이의 각도는 ITU(국제 전기 통신 연합) 권고 775 및 AES(오디오 공학회)에 의해 다음과 같이 표준화되었다. L 채널과 R 채널 사이의 각도는 60도(2채널 스테레오 호환성 허용)이며, 중앙 스피커는 청취자의 바로 정면에 위치한다. 서라운드 채널은 중앙 채널에서 100~120도 위치에 배치되며, 120Hz 미만 주파수의 낮은 지향성 요인으로 인해 서브우퍼의 배치는 중요하지 않다.[27] ITU 표준은 또한 60도에서 150도 사이에 균등하게 분산되어야 하는 추가 서라운드 스피커를 허용한다.[25][27]

ITU-R BS. 775-1에 기술된 대로 5.1 서라운드와 호환된다면 더 많거나 적은 채널의 서라운드 믹스도 허용된다.[2] 3-1 채널 설정(하나의 모노 서라운드 채널로 구성)이 그러한 경우로, LS와 RS 모두에 -3dB 감쇠된 수준의 모노 신호가 공급된다.[26]

중앙 채널의 기능은 신호를 고정하여 청취자가 움직이거나 스윗 스팟에서 떨어져 앉아 있을 때 중앙에 정위된 이미지가 이동하지 않도록 하는 것이다.[28] 또한 중앙 채널은 청취자의 두 귀에서의 위차로 인해 2채널 스테레오에서 흔히 발생하는 음색 변화가 일어나는 것을 방지한다.[25] 중앙 채널은 특히 영화와 텔레비전에서 대사가 주로 입력되는 데 사용된다.[26] 중앙 채널의 기능은 (대사와 같이) 모노적인 성격을 띠거나, 진정한 3채널 스테레오를 위해 좌우 채널과 조합하여 사용될 수 있다. 영화에서는 스테레오가 순수하게 좌우 채널용으로 보존되는 반면 중앙 채널을 모노 목적으로 사용하는 경향이 있다. 그러나 3채널 스테레오의 잠재력을 완전히 활용하는 서라운드 마이크 기술도 개발되었다.

5.1 서라운드에서 전면 스피커 사이의 팬텀 이미지는 꽤 정확하지만, 후방 및 특히 측면을 향한 이미지는 불안정하다.[25][26] 청취자 측면의 두 스피커 사이의 레벨 차이에 기초한 가상 음원의 위치 파악은 표준화된 5.1 설정 전체에서 큰 불일치를 보이며, 기준 위치에서 벗어난 움직임에 의해서도 크게 영향을 받는다. 따라서 5.1 서라운드는 3D 사운드를 전달하는 능력이 제한되어 있어 서라운드 채널을 앰비언스나 효과음에 더 적합하게 만든다.[25]

7.1 채널 서라운드는 대형 영화관에서 가장 흔히 사용되는 또 다른 설정으로, ITU 표준에는 명시되어 있지 않지만 5.1 서라운드와 호환된다. 7.1 채널 서라운드는 5.1 서라운드 설정에 중좌(CL)와 중우(CR)라는 두 개의 추가 채널을 추가하며, 스피커는 청취자로부터 중앙에서 15도 떨어진 곳에 위치한다.[25] 이 관례는 더 큰 스크린의 결과로 전면 스피커 사이의 증가된 각도를 커버하기 위해 사용된다.

서라운드 마이크 기술

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대부분의 2채널 스테레오 마이크 기술은 3채널 설정(LCR)과 호환되는데, 이러한 기술 중 다수가 이미 중앙 마이크나 마이크 쌍을 포함하고 있기 때문이다. 그러나 LCR용 마이크 기술은 예를 들어 L/C와 L/R 사이의 충돌하는 팬텀 이미지를 방지하기 위해 더 큰 채널 분리도를 얻으려고 노력해야 한다.[26][28][29] 따라서 3채널 스테레오를 위한 전문 기술이 개발되었다. 서라운드 마이크 기술은 사용된 설정에 크게 좌우되므로 표준인 5.1 서라운드 설정에 편중되어 있다.[25]

서라운드 녹음 기술은 근접하게 배치된 단일 마이크 어레이를 사용하는 기술과 전면 및 후면 채널을 별도의 어레이로 처리하는 기술로 구분할 수 있다.[25][27] 근접 어레이는 더 정확한 팬텀 이미지를 제공하는 반면, 후방 채널의 별도 처리는 보통 앰비언스를 위해 사용된다.[27] 홀과 같은 음향 환경을 정확하게 묘사하려면 측면 반사음이 필수적이다. 따라서 공간감이 중요하다면 적절한 마이크 기술을 사용해야 한다. 5.1 서라운드 설정에서 측면 이미지 재생은 매우 불안정하지만, 공간감은 여전히 정확하게 제시될 수 있다.[26]

3개의 전면 채널 커버리지를 위해 사용되는 일부 마이크 기술에는 더블 스테레오 기술, INA-3(Ideal Cardioid Arrangement), 데카 트리 설정 및 OCT(Optimum Cardioid Triangle)가 포함된다.[26][29] 서라운드 기술은 주로 서라운드 채널을 위해 추가 마이크가 사용되는 3채널 기술에 기반한다. 서라운드에서 전면 채널 픽업의 구별되는 특징은 서라운드 마이크가 잔향 픽업을 담당하게 되므로 잔향이 덜 픽업되어야 한다는 것이다.[25] 따라서 서라운드 녹음에서는 무지향성 폴라 패턴 대신 단일지향성, 초지향성 또는 극초지향성 폴라 패턴이 종종 대체된다. 지향성(압력 변화) 마이크의 손실된 저역대를 보상하기 위해 확장된 저역 응답을 보이는 추가 무지향성(압력) 마이크를 추가할 수 있다. 마이크의 출력은 대개 저역 통과 필터링된다.[26][29] 단순한 서라운드 마이크 구성은 전면 어레이와 전면 어레이에서 약 10~15m 떨어진 곳에 배치된 두 개의 후방 무지향성 룸 마이크를 조합하여 사용한다. 에코가 두드러지는 경우 전면 어레이를 적절히 지연시킬 수 있다. 또는 유사한 잔향 픽업을 위해 후방을 향하는 단일지향성 마이크를 전면 어레이에 더 가깝게 배치할 수 있다.[27]

INA-5(Ideal Cardioid Arrangement)는 ITU Rec. 775에 정의된 표준화된 서라운드 스피커 구성의 각도와 유사한 5개의 단일지향성 마이크를 사용하는 서라운드 마이크 어레이이다.[27] 전면 3개 마이크 사이의 치수와 마이크의 폴라 패턴은 서로 다른 픽업 각도와 주변 응답을 위해 변경될 수 있다.[25] 따라서 이 기술은 큰 유연성을 허용한다.

잘 확립된 마이크 어레이는 데카 트리 스테레오 기술의 변형인 후카다 트리(Fukada Tree)이다. 이 어레이는 간격을 둔 5개의 단일지향성 마이크로 구성되며, 데카 트리와 유사한 3개의 전면 마이크와 2개의 서라운드 마이크로 이루어진다. 오케스트라의 인지되는 크기를 키우거나 전면 및 서라운드 채널을 더 잘 통합하기 위해 두 개의 추가 무지향성 아웃리거를 추가할 수 있다.[25][26] L, R, LS 및 RS 마이크는 정사각형 대형으로 배치되어야 하며, L/R과 LS/RS는 각각 중앙 마이크에서 45도 및 135도 각도로 배치되어야 한다. 이 마이크들 사이의 간격은 약 1.8m여야 한다. 이 정사각형 대형은 공간감을 담당한다. 중앙 채널은 L 및 R 채널보다 1m 앞에 배치되어 강한 중앙 이미지를 생성한다. 서라운드 마이크는 보통 임계 거리(직접음과 잔향음이 같은 곳)에 배치되며, 전체 어레이는 대개 지휘자보다 몇 미터 위쪽 및 뒤쪽에 위치한다.[25][26]

NHK(일본방송협회)는 또한 5개의 단일지향성 마이크를 포함하는 대안 기술을 개발했다. 여기서는 30cm 간격의 전면 좌우 채널 사이의 분리를 위해 배플이 사용된다.[25] 250Hz에서 저역 통과 필터링된 아웃리거 무지향성 마이크는 L 및 R 단일지향성 마이크와 일직선상에 3m 간격으로 배치된다. 이들은 단일지향성 마이크의 저역 롤오프를 보상하고 확장성을 더한다.[28] 전면 어레이 뒤쪽 2~3m에 위치한 3m 간격의 마이크 쌍이 서라운드 채널을 위해 사용된다.[25] 중앙 채널은 다시 약간 앞에 배치되며, L/R 및 LS/RS는 각각 다시 45도 및 135도 각도로 배치된다.

OCT-Surround(Optimum Cardioid Triangle-Surround) 마이크 어레이는 동일한 전면 어레이에 서라운드 마이크를 추가한 스테레오 OCT 기술의 보강 기술이다. 전면 어레이는 크로스토크를 최소화하도록 설계되었으며, 전면 좌우 마이크는 극초지향성 폴라 패턴을 가지고 중앙 마이크에 대해 90도 각도로 배치된다.[25][26] 축외 착색을 줄이기 위해 L 및 R 채널에는 고품질 소형 다이어프램 마이크를 사용하는 것이 중요하다.[27] 어레이 정면에서 약 30도까지 들어오는 신호에 대해 극초지향성 마이크의 응답을 평탄하게 하기 위해 이퀄라이제이션을 사용할 수도 있다.[25] 중앙 채널은 약간 앞에 배치된다. 서라운드 마이크는 후방을 향하는 단일지향성 마이크로, L 및 R 마이크에서 뒤로 40cm 떨어진 곳에 배치된다. L, R, LS 및 RS 마이크는 음향 현장의 측면과 후면 모두에서 초기 반사음을 픽업하므로 상당한 공간감을 제공한다.[26] L 및 R 마이크 사이의 간격은 필요한 스테레오 너비를 얻기 위해 가변될 수 있다.[26]

공간의 앰비언스를 녹음하기 위해 특화된 마이크 어레이가 개발되었다. 이러한 어레이는 적절한 전면 어레이와 조합하여 사용되거나 위에서 언급한 서라운드 기술에 추가될 수 있다.[27] 하마사키 스퀘어(NHK 제안)는 홀의 앰비언스 픽업을 위해 사용되는 잘 확립된 마이크 어레이이다. 4개의 쌍지향성(8자형) 마이크가 정사각형으로 배열되며, 이상적으로는 홀의 멀고 높은 곳에 배치된다. 마이크 사이의 간격은 1~3m 사이여야 한다.[26] 마이크의 데드존(수음 제로 지점)은 주요 음원을 향하게 설정되고 양의 극성이 바깥쪽을 향하게 하여 직접음 픽업뿐만 아니라 홀 후면의 에코를 매우 효과적으로 최소화한다.[27] 뒤쪽 두 마이크는 서라운드 채널로 믹싱되고, 앞쪽 두 채널은 전면 어레이와 조합하여 L 및 R로 믹싱된다.

또 다른 앰비언스 기술은 IRT(방송기술연구소) 크로스이다. 여기서는 서로 90도 관계인 4개의 단일지향성 마이크가 21~25cm 간격으로 정사각형 대형으로 배치된다.[27][29] 전면 두 마이크는 음원에서 축외 45도 위치에 배치되어야 한다. 따라서 이 기술은 등을 맞댄 근접 배치 스테레오 쌍과 유사하다. 마이크 출력은 L, R 및 LS, RS 채널로 공급된다. 이 접근 방식의 단점은 직접음 픽업이 상당히 크다는 것이다.

많은 녹음은 측면 반사음 픽업을 필요로 하지 않는다. 라이브 팝 음악 콘서트의 경우 앰비언스 픽업에 더 적합한 어레이는 카디오이드 트래피지움(단일지향성 사다리꼴)이다.[26] 4개의 단일지향성 마이크가 모두 후방을 향하며 서로 60도 각도로 배치되어 반원과 유사하다. 이는 관객과 앰비언스 픽업에 효과적이다.

위에서 언급한 모든 마이크 어레이는 상당한 공간을 차지하므로 현장 녹음에는 다소 비효율적이다. 이런 점에서 더블 미드사이드(MS) 기술이 상당히 유리하다. 이 어레이는 등을 맞댄 단일지향성 마이크(하나가 전방, 다른 하나가 후방)를 하나 또는 두 개의 쌍지향성 마이크와 결합하여 사용한다. 쌍지향성 및 단일지향성 패턴의 합과 차에 의해 서로 다른 채널이 얻어진다.[26][27] 하나의 쌍지향성 마이크만 사용할 경우 더블 MS 기술은 매우 콤팩트하며 따라서 모노 재생과도 완벽하게 호환된다. 이 기술은 또한 사후 제작에서 픽업 각도를 변경할 수 있게 해준다.

베이스 매니지먼트

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서라운드 재생 시스템은 베이스 매니지먼트(저음 관리)를 이용할 수 있는데, 그 기본 원칙은 입력 신호의 저음 콘텐츠가 채널에 관계없이 해당 대역을 처리할 수 있는 스피커로만 전달되어야 한다는 것이다. 여기서 해당 스피커는 메인 시스템 스피커이거나 서브우퍼라고 불리는 하나 이상의 특수 저주파 스피커일 수 있다.

베이스 매니지먼트 시스템 전후에는 표기상의 차이가 있다. 시스템 이전에는 LFE 채널이 존재한다. 시스템 이후에는 서브우퍼 신호가 존재한다. 흔한 오해 중 하나는 LFE 채널이 곧 서브우퍼 채널이라는 믿음이다. 베이스 매니지먼트 시스템은 LFE 채널뿐만 아니라 모든 채널의 저음을 (존재한다면) 하나 이상의 서브우퍼로 보낼 수 있다. 또한 서브우퍼 스피커가 없는 경우 베이스 매니지먼트 시스템은 LFE 채널을 하나 이상의 메인 스피커로 보낼 수 있다.

저주파 효과 채널

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LFE 채널은 다른 오디오 채널 대역폭의 일부만을 필요로 하기 때문에 .1 채널로 지칭된다(예: 5.1 또는 7.1).

LFE 채널은 서라운드 사운드에서 혼동의 원인이 되기도 한다. 원래는 극도로 낮은 서브 베이스 영화 음향 효과(예: 천둥소리나 폭발음의 큰 울림)를 자체 채널로 전달하기 위해 개발되었다. 이를 통해 극장은 특정 영화관의 음향 환경과 재생 시스템에 맞게 이러한 효과의 볼륨을 조절할 수 있었다. 서브 베이스 효과의 독립적인 제어는 아날로그 영화 음향 재생에서의 상호변조 왜곡 문제도 줄여주었다.

원래의 영화관 구현에서 LFE는 하나 이상의 서브우퍼로 공급되는 별도의 채널이었다. 그러나 가정용 재생 시스템에는 별도의 서브우퍼가 없을 수도 있으므로, 현대의 가정용 서라운드 디코더와 시스템은 종종 어떤 채널(메인 또는 LFE)의 저음이라도 저주파 신호를 처리할 수 있는 스피커로만 공급될 수 있게 하는 베이스 매니지먼트 시스템을 포함한다. 여기서 핵심은 LFE 채널이 서브우퍼 채널이 아니라는 점이다. 서브우퍼가 없을 수도 있고, 있다면 효과음 이상의 훨씬 많은 부분을 처리하고 있을 수도 있다.[30]

Telarc 및 Chesky와 같은 일부 레코드 라벨은 현대의 디지털 다채널 엔터테인먼트 시스템에서는 LFE 채널이 필요하지 않다고 주장해 왔다. 그들은 30Hz까지 저주파 응답을 갖는 스피커가 있다면 모든 가용 채널이 풀 주파수 대역을 가지므로, 모든 메인 채널에서 모든 주파수를 사용할 수 있기 때문에 서라운드 음악 제작에서 LFE가 필요 없다고 주장한다. 이러한 라벨들은 때때로 수직(height) 채널을 전달하기 위해 LFE 채널을 사용하기도 한다. BIS Records 라벨은 일반적으로 5.0 채널 믹스를 사용한다.

채널 표기법

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채널 표기법은 오디오 신호에 인코딩된 독립 채널의 수를 나타내며, 반드시 재생을 위해 재현되는 채널 수를 의미하지는 않는다. 재생 채널 수는 매트릭스 디코더를 사용하여 늘릴 수 있다. 또한 하나 이상의 채널이 스피커 그룹을 구동하는 경우 재생 채널 수는 재생에 사용되는 스피커 수와 다를 수 있다. 표기법은 스피커 수가 아니라 채널 수를 나타낸다.

"5.1"에서 첫 번째 숫자는 전체 대역폭 채널의 수이다. ".1"은 LFE 채널의 제한된 주파수 범위를 반영한다.

예를 들어, LFE 채널이 없는 2개의 스테레오 스피커 = 2.0
5개의 전체 대역폭 채널 + 1개의 LFE 채널 = 5.1

대안적인 표기법은 청취자 정면의 전체 대역폭 채널 수를 슬래시로 구분하여 청취자 측면이나 후면의 전체 대역폭 채널 수와 함께 표시하며, 소수점으로 제한된 대역폭의 LFE 채널 수를 표시한다.

예: 전면 3채널 + 측면 2채널 + LFE 채널 = 3/2.1

표기법은 매트릭스 디코더를 포함하도록 확장될 수 있다. 예를 들어 돌비 디지털 EX는 매트릭스를 사용하여 두 개의 후방 채널에 통합된 여섯 번째 전체 대역폭 채널을 가진다. 이는 다음과 같이 표현된다.

전면 3채널 + 후방 2채널 + 후방에서 재생되는 총 3채널 + 1 LFE 채널 = 3/2:3.1

스테레오라는 용어는 비록 2채널 오디오와 관련하여 대중화되었지만, 역사적으로는 엄밀히 "입체적인"(3차원) 소리를 의미하므로 서라운드 사운드를 지칭하기도 했다. 그러나 이는 더 이상 일반적인 사용법이 아니며 "스테레오 사운드"는 거의 예외 없이 좌우 2채널을 의미한다.

채널 식별

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ANSI/CEA-863-A에 따름[31]

서라운드 사운드 채널의 ANSI/CEA-863-A 식별
0 기반 채널 색인 채널 이름 상업용 리시버 및 케이블의 색상 코드
MP3/WAV/FLAC
[32][33][34][35]		 DTS/AAC
[36]		 Vorbis/Opus
[37][38]
0 1 0 전면 좌측 흰색
1 2 2 전면 우측 빨간색
2 0 1 중앙 녹색
3 5 7 서브우퍼 보라색
4 3 3 측면 좌측 파란색
5 4 4 측면 우측 회색
6 6 5 후면 좌측 갈색
7 7 6 후면 우측 카키색
다이어그램
전면 좌측 중앙 전면 우측
측면 좌측 측면 우측
후면 좌측 후면 우측
서브우퍼
수직 채널
색인 채널 이름 상업용 리시버 및 케이블의 색상 코드
8 좌측 수직 1 노란색
9 우측 수직 1 주황색
10 좌측 수직 2 분홍색
11 우측 수직 2 마젠타

Sonic Whole Overhead Sound

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2002년, 돌비는 Sonic Whole Overhead Sound 사운드트랙을 특징으로 하는 위 워 솔저스 마스터를 처음 선보였다. 이 믹스에는 새로운 천장 장착형 수직 채널이 포함되었다.

앰비소닉스

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앰비소닉스(Ambisonics)는 라이브나 스튜디오에서 사용할 수 있는 다채널 믹싱을 이용한 녹음 및 재생 기술로, 청취자가 스피커 사이의 매우 좁은 스윗 스팟에 위치해야만 음장의 환상을 만들 수 있는 전통적인 서라운드 시스템과 달리, 공간에 존재했던 그대로의 음장을 재현한다. 물리적 배치에 관계없이 임의의 수의 스피커를 사용하여 음장을 재현할 수 있다. 청취자 주변에 6개 이상의 스피커를 배치하면 3차원("periphonic" 또는 전구형) 음장을 제시할 수 있다. 앰비소닉스는 마이클 거존에 의해 발명되었다.

바이노럴 레코딩

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바이노럴 레코딩(Binaural recording)은 공연자나 악기와 함께 공간에 있는 듯한 3D 스테레오 경험을 생성하려는 의도로 배치된 두 개의 마이크를 사용하여 소리를 녹음하는 방법이다. 3차원 또는 "내부" 형태의 사운드 아이디어는 "머릿속" 음향을 생성하는 청진기 기술과 3차원 음향 경험을 생성하는 IMAX 영화 기술로 발전했다.

Panor-Ambiophonic (PanAmbio) 4.0/4.1

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PanAmbio는 360° 2D 서라운드 재생을 위해 전면의 스테레오 다이폴 및 크로스토크 제거 기능과 청취자 뒤의 두 번째 세트(총 4개 스피커)를 결합한다. 4채널 녹음, 특히 바이노럴 단서를 포함하는 녹음은 스피커-바이노럴 서라운드 사운드를 생성한다. 영화 DVD를 포함한 5.1 채널 녹음은 중앙 채널 콘텐츠를 전면 스피커 쌍으로 믹싱함으로써 호환된다. 6.1은 SC를 후방 쌍으로 믹싱하여 재생할 수 있다.

표준 스피커 채널

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소비자용 장비에는 여러 스피커 구성이 흔히 사용된다. 순서와 식별자는 표준 비압축 WAV 파일 형식(원시 다채널 PCM 스트림을 포함함)의 채널 마스크에 지정된 것이며, 다중 채널을 처리할 수 있는 대부분의 PC 연결 가능 디지털 사운드 하드웨어 및 PC 운영 체제에서 동일한 사양에 따라 사용된다.[39][40][41]

Microsoft Windows WDM 오디오 드라이버 모델의 표준 스피커 채널
채널 이름ID식별자색인플래그
전면 좌측 FLSPEAKER_FRONT_LEFT 00x00000001
전면 우측 FRSPEAKER_FRONT_RIGHT 10x00000002
전면 중앙 FCSPEAKER_FRONT_CENTER 20x00000004
저주파 LFESPEAKER_LOW_FREQUENCY 30x00000008
후면 좌측 BLSPEAKER_BACK_LEFT 40x00000010
후면 우측 BRSPEAKER_BACK_RIGHT 50x00000020
전면 중좌 FLCSPEAKER_FRONT_LEFT_OF_CENTER 60x00000040
전면 중우 FRCSPEAKER_FRONT_RIGHT_OF_CENTER 70x00000080
후면 중앙 BCSPEAKER_BACK_CENTER 80x00000100
측면 좌측 SLSPEAKER_SIDE_LEFT 90x00000200
측면 우측 SRSPEAKER_SIDE_RIGHT 100x00000400
상단 중앙 TCSPEAKER_TOP_CENTER 110x00000800
전면 좌측 상단 TFLSPEAKER_TOP_FRONT_LEFT 120x00001000
전면 중앙 상단 TFCSPEAKER_TOP_FRONT_CENTER 130x00002000
전면 우측 상단 TFRSPEAKER_TOP_FRONT_RIGHT 140x00004000
후면 좌측 상단 TBLSPEAKER_TOP_BACK_LEFT 150x00008000
후면 중앙 상단 TBCSPEAKER_TOP_BACK_CENTER 160x00010000
후면 우측 상단 TBRSPEAKER_TOP_BACK_RIGHT 170x00020000

어떤 스피커 구성이든 구축할 수 있지만, 대안적인 스피커 구성을 위한 상업용 영화나 음악 콘텐츠는 거의 없다. 그러나 각 콘텐츠 채널이 각 스피커 채널을 통해 얼마나 재생되는지를 지정하는 매트릭스 테이블을 사용하여 소스 채널을 스피커 채널에 맞게 리믹싱할 수 있다.

대부분의 채널 구성은 LFE 채널(서브우퍼를 통해 재생되는 채널)을 포함할 수 있다. 이는 구성을 ".0" 대신 ".1"로 만든다. 대부분의 현대적인 다채널 믹스는 하나의 LFE를 포함하며, 일부는 두 개를 사용한다.

표준 스피커 채널 레이아웃
아이콘시스템채널LFE 전면측면후면
FL+FRFCFLC+FRCTFL+TFR SL+SRBL+BRBCTBL+TBR
resize 모노[Note 1] 1.0아니요 NoYes아니요아니요 아니요아니요아니요아니요
resize 스테레오[Note 2] 2.02.1 예아니요아니요아니요 아니요아니요아니요아니요
resize 스테레오 3.03.1 예예아니요아니요 아니요아니요아니요아니요
resize 서라운드 3.0아니요 예아니요아니요아니요 아니요아니요예아니요
resize 쿼드 4.0아니요 예아니요아니요아니요 아니요예아니요아니요
resize 사이드 쿼드 4.0아니요 예아니요아니요아니요 예아니요아니요아니요
resize 서라운드 4.04.1 예예아니요아니요 아니요아니요예아니요
resize (전면) 5.05.1 예예아니요아니요 아니요예아니요아니요
resize 측면[42] 5.05.1 예예아니요아니요 예아니요아니요아니요
resize 애트모스[43] 5.1.4예 예예아니요예 아니요예아니요예
resize 육각형 (후면) 6.06.1 예예아니요아니요 아니요예예아니요
전면 6.06.1 예예예아니요 아니요아니요예아니요
resize (측면) 6.06.1 예예아니요아니요 예아니요예아니요
resize 와이드[44] 7.1예 예예예아니요 아니요예아니요아니요
resize 측면 7.07.1 예예예아니요 예아니요아니요아니요
resize 서라운드[42] 7.07.1 예예아니요아니요 예예아니요아니요
resize 애트모스[43] 7.1.4예 예예아니요예 예예아니요예
resize 팔각형 8.0아니요 예예아니요아니요 예예예아니요
resize 서라운드 9.09.1 예예아니요예 예예아니요아니요
서라운드 11.011.1 예예예예 예예아니요아니요
resize 애트모스[43] 11.1.4예 예예예아니요 측면당 2개측면당 2개예예
애트모스 11.1.6예 예예예예 측면당 2개측면당 2개예예

7.1 서라운드 사운드

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7.1 서라운드 사운드는 영화관 및 블루레이를 포함한 홈 시네마에서 인기 있는 형식이며, 돌비와 DTS가 주요 기술 제공자이다.[45]

7.1.2/7.1.4 몰입형 사운드

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5.1.2 및 5.1.4 형식과 함께 7.1.2 및 7.1.4 몰입형 사운드는 2개 또는 4개의 오버헤드(천장) 스피커를 추가하여 사운드 객체 및 특수 효과음이 청취자의 머리 위로 패닝될 수 있도록 한다. 2012년 돌비 연구소에 의해 돌비 애트모스라는 상표명으로 극장 영화 개봉용으로 도입되었다.[46]

돌비 애트모스(및 기타 Microsoft Spatial Sound 엔진)는 추가적으로 HRTF에 의해 렌더링될 가상의 "8.1.4.4" 구성을 지원한다. 이 구성은 7.1.4 구성에 청취자 뒤의 중앙 스피커와 아래쪽의 스피커 4개를 추가한 것이다.[47]

10.2 서라운드 사운드

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10.2는 TMH 연구소의 THX 창시자 토린슨 홀먼과 서던캘리포니아 대학교(영화/TV 및 공학 대학)에 의해 개발된 서라운드 사운드 형식이다. 서던캘리포니아 대학교 비터비 공과대학의 크리스 키리아카키스와 공동 개발한 10.2는 "5.1보다 두 배 더 좋다"는 홍보 슬로건에서 이름을 따왔다. 10.2 옹호자들은 이것이 오디오 분야의 IMAX와 같다고 주장한다.

11.1 서라운드 사운드

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11.1 사운드는 전 세계 영화관에 설치된 BARCO에 의해 지원된다.[48]

22.2 서라운드 사운드

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22.2는 NHK 방송기술연구소에서 개발한 초고선명 텔레비전의 서라운드 사운드 구성 요소이다. 이름에서 알 수 있듯이 24개의 스피커를 사용한다. 이들은 세 개의 층으로 배열되는데, 10개의 스피커로 구성된 중간층, 9개의 스피커로 구성된 상층, 그리고 3개의 스피커와 2개의 서브우퍼로 구성된 하층이다. 이 시스템은 일본 아이치 2005년 세계 박람회, 2006년 및 2009년 NAB 쇼, 암스테르담 네덜란드에서 열린 2006년 및 2008년 IBC 무역 쇼에서 시연되었다.

같이 보기

[편집]

각주

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  1. ↑ “Home Theater Glossary of Terms and Terminology”. 《Audiogurus》. 2015년 10월 28일에 확인함.
  2. 1 2 3 《RECOMMENDATION ITU-R BS.775-1 - Multichannel stereophonic sound system with and without accompanying picture》 (PDF). ITU-R. 1992.
  3. ↑ Sawaguchi, Mick M; Fukada, Akira (1999). “Multichannel sound mixing practice for broadcasting” (PDF). IBC Conference, 1999. 2009년 12월 19일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서.
  4. ↑ Healy, Graham; Smeaton, Alan F. (2009년 5월 18일). 〈Spatially Augmented Audio Delivery: Applications of Spatial Sound Awareness in Sensor-Equipped Indoor Environments〉 (PDF) (영어). 《2009 Tenth International Conference on Mobile Data Management: Systems, Services and Middleware》. Taipei, Taiwan: Institute of Electrical and Electronics Engineers. 704–708쪽. doi:10.1109/MDM.2009.120. ISBN 978-1-4244-4153-2. S2CID 1627248.
  5. ↑ Manolas, Christos; Pauletto, Sandra (2009년 8월 1일). 《Enlarging the Diegetic Space: Uses of the Multi-channel Soundtrack in Cinematic Narrative》 (영어). 《Soundtrack, the》 2. 39–55쪽. doi:10.1386/st.2.1.39_1. ISSN 1751-4193.
  6. ↑ Anstey, Josephine; Pape, Dave; Sandin, Daniel J. (2000년 5월 3일). 〈Building a VR narrative〉. Merritt, John O.; Benton, Stephen A.; Woods, Andrew J.; Bolas, Mark T. (편집). 《Stereoscopic Displays and Virtual Reality Systems VII》 3957. 370–379쪽. doi:10.1117/12.384463. S2CID 110825093.
  7. ↑ Kerins, Mark (2006). 《Narration in the Cinema of Digital Sound》 (영어). 《The Velvet Light Trap》 58. 41–54쪽. doi:10.1353/vlt.2006.0030. ISSN 1542-4251. S2CID 190599052.
  8. ↑ Dantzker, Marc S. (2004), 《Acoustics in the Cetaceans Environment: A Multimedia Educational Package》 (PDF)
  9. ↑ Gärdenfors, Dan (2003). 《Designing sound-based computer games》. 《Digital Creativity》 14. 111–114쪽. doi:10.1076/digc.14.2.111.27863. S2CID 1554199.
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  18. ↑ 《Apocalypse Now) The Birth Of 5.1 Sound》, 2006, 2025년 6월 5일에 확인함
  19. ↑ 헨리 제이콥스
  20. ↑ Dienstfrey, Eric (2016). 《The Myth of the Speakers: A Critical Reexamination of Dolby History》 (PDF). 《Film History》 28 (Film History: An International Journal). 167–193쪽. doi:10.2979/filmhistory.28.1.06. JSTOR 10.2979/filmhistory.28.1.06. S2CID 192940527.
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  30. ↑ 《Multichannel Music Mixing》 (PDF), Dolby Laboratories, Inc., 2007년 2월 26일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서
  31. ↑ “Consumer Electronics Association standards: Setup and Connection” (PDF). 2009년 9월 30일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서.
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  40. ↑ “KSAUDIO_CHANNEL_CONFIG structure”. Microsoft. 2023년 3월 13일.
  41. ↑ “Header file for OpenSL, containing various identifier definitions”.
  42. 1 2 “THX 5.1 Surround Sound Speaker set-up”. 2010년 5월 28일에 원본 문서에서 보존된 문서.. 이는 돌비 및 Digital Theater Systems의 5.0/6.0/7.0 채널 사운드 재생을 위한 올바른 스피커 배치이다.
  43. 1 2 3 “Dolby Atmos Speaker Setup Guides”. 《www.dolby.com》.
  44. ↑ “Sony Print Master Guidelines” (PDF). 2012년 3월 7일에 원본 문서 (PDF)에서 보존된 문서여기에 LFE를 더한 것이 8트랙 소니 다이내믹 디지털 사운드를 위한 올바른 스피커 배치이다.
  45. ↑ “The next big things in home-theater: Dolby Atmos and DTS:X explained”. 2015년 10월 30일. 2016년 10월 24일에 확인함.
  46. ↑ “Dolby Atmos for Home”. 《www.dolby.com》.
  47. ↑ “Deeply Immersive Game Audio with Spatial Sound” (영어). 《games.dolby.com》.
  48. ↑ “How Does Immersive Sound from Barco Work?”. 2015년 11월 18일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2015년 11월 1일에 확인함.
내용주
  1. ↑ 역사적인 이유로 (1.0) 모노 사운드를 사용할 때, 기술적인 구현에서 종종 중앙 스피커 채널 대신 첫 번째(좌측) 채널이 사용되기도 한다. 다른 많은 경우, 모노 스피커 구성을 가진 장치에서 다채널 콘텐츠를 재생할 때 모든 채널은 하나의 채널로 다운믹스된다. 일반적인 오디오 장치에 사용되는 표준 모노 및 스테레오 플러그의 설계 방식도 이를 보장한다.
  2. ↑ 스테레오(2.0)는 여전히 음악에서 가장 흔한 형식이다. 대부분의 컴퓨터, 텔레비전 및 휴대용 오디오 플레이어에는 두 개의 스피커만 있으며, 음악의 소매 유통에 사용되는 레드북 오디오 CD 표준은 두 개의 채널만 허용하기 때문이다. 2.1 스피커 세트는 일반적으로 저주파 효과를 위한 별도의 물리적 채널을 가지지 않는데, 스피커 세트가 두 스테레오 채널의 저주파 성분을 서브우퍼를 위한 하나의 채널로 다운믹스하기 때문이다.
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