#1. 환경 설정
골방에서의 룸 보정이 거의 불가능함을 확인했다.
그렇다면? 내가 시도할 수 있는 대안은 하나밖에 없다.
주섬주섬...
거실과 골방의 시스템을 맞교환해서 설치한다.
이제 나이가 든 건지...
허리가 우~~~ 리하다...
이 말 이외에는 적합한 표현을 못 찾겠다.
골방에 설치된 나의 1호기(신통이) 사진은 [그림 8-1]과 같다.
내가 만들어서 애정이 듬뿍 담겨 있어서 그렇게 느껴지겠지만...
소리 참 좋다...
나한테만 그렇겠지?
이어서 거실로 옮겨진 스피커, 마이크, 노트북 측정 환경은 [그림 8-2]와 같다.
골방에서 맨날 이러고 있다가...
거실에 펼쳐놓고 이러고 있으니...
와이프가 싫어할만하다...
쯧쯧...
#2. [CASE #1] 크로스오버 설정
골방 튜닝에서는 서브우퍼 크로스오버 주파수를 260Hz로 잡고...
서브우퍼를 중첩(좌/우 중에서 한 채널 출력을 양쪽 서브우퍼에서 동시에 구동하는 방식)해서 사용했었다.
하지만, 거실에서는 크로스오버 주파수를 200Hz로 내리고... 서브우퍼 중첩 환경 사용한다.
주파수를 내린 이유는 여러 가지가 있지만, 다음 두 가지가 중요하게 작용했다.
① 서브우퍼 중첩 주파수가 높아짐에 따라 청음 시 사운드 스테이징 효과(Sound Staging Effect)가 줄어든다.
② 크로스오버 주파수에서 불가피하게 발생하는 위상 왜곡을 사람이 잘 인지하지 못하는 낮은 주파수로 두고 싶다.
MiniDSP 2x4 HD 장비 입장에서 설정된 부분은 [그림 8-3]의 오렌지색 되겠다.
크로스오버 양단의 신호를 반대쪽으로 절대로 넘어가게 하지 않겠다는 일념으로...
MiniDSP에 200Hz에 48dB/Oct.로 IIR 크로스오버를 빡씨게 걸어준다.
이때, 좌/우 각 스피커에서 측정한 SPL 그래프, Impulse Response는 각각 [그림 8-4], [그림 8-5]와 같다.
측정 결과를 살펴보면, 골방과 거실 환경의 공통점은 Impulse Response([그림 8-5])에서 보듯이, 바닥 반사음이 거의 동일한 시간에 입력된다 점이다. (스피커 스탠드가 똑같으니 당연한 결과이다.)
그리고 거실 환경은 골방 대비 다음의 흥미로운 큰 두 가지 차이점을 보였다.
① 저주파 Null 주파수 하향
- [현상] 기존 85Hz 근방에 있던 Null 주파수가 약 50Hz로 떨어졌다.
- [이유] 이건 오롯이 청취 룸의 크기와 직결된다. (50Hz면... 마주 보는 벽 간의 간격이 약 6m 정도 되는 거리이다.)
- [교훈] 청취 룸이 크면... 일단 저음이 더 잘 들린다. 이건 진리인 것 같다.
② 좌/우 스피커 비대칭성 증가
- [현상] SPL 그래프에서 보듯이, 약 1kHz 이하 저음 구간에서 두 곡선이 Mismatch 되는 부분이 많다.
- [현상] Impulse Response에서도 두 파형의 모양이 많이 달라짐을 알 수 있다.
- [이유] 스피커 우측은 창문으로 막혀있고... 스피커 좌측은 부엌으로 공간이 터져 있는 비대칭 공간에 의한 원인으로 분석된다.
- [역이용] 크로스오버 주파수(200Hz) 이하에서 서브우퍼 중첩을 사용하면, 더 평탄한 특성을 얻을 수 있다.
→ 실제로, 서브우퍼 중첩을 사용하기로 결정한 가장 큰 이유 되겠다. 문제점을 역이용한다는거쥐...
#3. [CASE #2] 전대역 IIR EQ + 저대역(200Hz 이하) 중첩
다음으로, 크로스오버 주파수(200Hz)를 기준으로 저주파 대역(20~200Hz), 고주파 대역(200Hz ~ 20kHz)에 각각 IIR 필터 기반 EQ를 걸어준다.
MiniDSP 2x4 HD 장비 입장에서 설정된 부분은 [그림 8-6]의 오렌지색 되겠다.
이전 글에서 REW를 활용한 EQ 파라미터 추출법은 이미 설명했기 때문에 여기서는 실제로 사용한 설정 값을 [그림 8-7], [그림 8-8]을 보면서 참고한다.
추출한 EQ 파라미터를 MiniDSP에 로딩하고...
좌/우 각각 채널을 측정한 결과는 [그림 8-9]와 같다.
[그림 8-4]와 비교해 보면, 좌/우 채널 모두 평탄해진 것을 알 수 있다.
200Hz 이하 대역에서는 값이 합쳐질 예정이므로, 일부러 3dB 낮게 EQ를 걸었다. ([그림 8-7], [그림 8-8]의 Target Level(dB) 참조)
앞서 말했듯이...
내 청취 룸의 비대칭성을 이용해서 서브우퍼 중첩을 수행한다고 했다.
중첩을 하는 김에 두 서브우퍼의 지연(Delay)을 달리 해서 더 평탄한 곡선을 얻을 수 있는지 검토해 보기로 했다.
그 결과를 한번 보자.
[그림 8-10]은 좌측 스피커는 그대로 두고, 우측 스피커의 지연을 0ms ~ 10ms로 변경했을 때, 서브우퍼 중첩 상황에서 20 ~ 200Hz 대역을 측정한 결과를 보여준다.
Delay 값에 따라 강조되거나, 감쇄되는 주파수가 달라진다.
결국 선정된 Delay 값은 0ms였다. ([그림 8-10]의 Highlight 곡선)
제일 특성이 좋았다.
IIR EQ를 걸고, 서브우퍼 중첩을 사용하는 환경에서 측정한 SPL 결과는 [그림 8-11]이 되겠다.
[그림 8-9]에 비해서 저주파수 대역(20~200Hz)에서 더 평탄한 특성을 가진다.
캬캬캬~~~!
당연한 이야기이지만, 좌/우측 스피커의 20~200Hz 대역 특성은 동일하다.
#4. [CASE #3] 고대역(200Hz 이상) FIR EQ로의 변경
앞의 글에서 IIR 필터 기반 EQ는 위상 왜곡이 발생해서 잘 사용하지 않는다는 말을 한 적이 있다.
그래서, CASE #3에서 걸었던 IIR 필터 EQ를 FIR 필터 기반으로 변경하여, 왜곡된 위상을 보상하는 시도를 한다.
그런데, 실제로 실행해 본 결과 한 가지 큰 문제점이 나타났다.
바로, 저주파 대역(20~200Hz)은 MiniDSP의 1024 Tap FIR 필터로는 위상 정렬이 불가능하다는 점이었다.
지금 생각해 봐도, 96KHz 샘플링 주파수에서 1024 Tap은 10.7밀리초에 불과한 시간이다.
따라서, 저주파 대역은 그냥 IIR EQ를 그대로 사용하기로 하고...
고주파 대역만 FIR EQ로 변경한다.
MiniDSP 2x4 HD 장비 입장에서 설정된 부분은 [그림 8-12]의 오렌지색 되겠다.
고주파 대역(200Hz~20KHz)의 IIR EQ를 위상 정렬된 FIR EQ로 교체하는 방법은 아래 그림을 보면서 설명한다.
더 자세한 설명이 필요하신 분은 링크 1, 링크 2를 참고하시면 되겠다.
rePhase라고 하는 FIR 필터 디자인 Tool이 무료로 존재한다.
참 대단한 사람들 많은 것 같다. 취미로 이런 툴을 만들고... 무료로 공개하고...
나도 뭔가 나 같은 사람들이 필요로 하는 툴을 만들어서 공개하고 싶다...
더 공부해서... 말이다.
[그림 8-13]은 REW에서 생성했던 IIR EQ 파라미터를 rePhase에 읽어온 환경이다.
파란 실선은 주파수별 이득(Gain) 곡선이며, 파란 점선이 주파수별 위상(Phase) 곡선 되겠다.
그림에서 보다시피, IIR 필터는 이득(실선)을 변경하게 위해서, 위상(점선)이 틀어져 있다.
이 환경에서 [그림 8-14]의 붉은색 부분을 "Linear Phase"로 변경하면, EQ의 위상을 "0도"로 만들 수 있다.
하지만, FIR Tap 수가 1024밖에 안 되는 환경에서는...
위상을 "0도"로 만드는 대가를 치러야 한다. (Tap수가 많으면 대가가 줄어든다. ㅠㅠ)
바로, [그림 8-14]의 파란색 실선 대비 실제 이득 곡선(붉은색 실선)이 바뀐다는 말이다.
생각보다 많이 많이 바뀌지는 않지만... 어쨌든 영향은 있다.
이어서, 2.5KHz에 존재하는 우퍼/트위터 크로스오버의 위상을 보정한다.
이전 글을 참고하면, 아날로그 크로스오버를 위해서 수동 소자로 콘덴서, 코일 1개씩을 사용했으니 12dB/Oct.가 되고...
이때 이 크로스오버로 인한 위상 왜곡은 180도이다.
[그림 8-15]와 같이 크로스오버 정보를 입력하면 내가 보상을 원하는 이득/위상 정보 (파란색)가 나오고,
실제 설정 가능한 이득/위상 정보 (빨간색)이 표시된다.
기존 고주파 대역 IIR EQ를 FIR EQ로 변경해서 MiniDSP에 로딩 후 측정한 좌/우측 스피커 특성은 [그림 8-16]과 같다.
[그림 8-11]과 비교하면 별반 차이를 느낄 수 없다. EQ의 이득은 거의 동일하기 때문이다.
하지만, 분명히 기존 EQ의 위상 왜곡은 없애버렸기 때문에 다른 좋은 효과가 있을 것이다.
없어진 위상 왜곡의 영향은 이어지는 성능 비교에서 설명한다.
#5. 세 가지 성능 비교 (Case #1 vs. #2 vs. #3)
지금까지 세 가지 설정 (Case #1, #2, #3)에 대해서 설명했다.
여기서는 세 가지의 성능을 비교한다.
* 주파수축: SPL 특성 - [그림 8-17] 참조
- 많이 평탄화되었다. 60Hz 이상에서는 +- 5dB 이내로 들어온다.
- 단, 40~60Hz의 Null은 청음 공간에 의한 것으로 보정이 불가한 것으로 판단했다. (현재의 자원과 내 능력으로는)
* 주파수축: Group Delay 특성 - [그림 8-18] 참조
- 서브우퍼 중첩 효과로, 저주파수 대역의 GD 변이가 줄어들었다. (생각하지 못한 현상)
- 전체적인 GD 특성은 청음 공간 내부의 반사 신호에 의해 생성되는 것으로, 보정이 불가한 것으로 판단했다. (현재의 자원과 내 능력 내 능력으로는)
- EQ로 인한 GD 왜곡은 일부 보정이 되었으나, 룸에 의한 GD에 비해 너무 작은 factor라서.. 티도 안 난다. ㅠㅠ
* 시간축: Impulse Response 특성 - [그림 8-19] 참조
- Case #2가 Case #1에 비해 상대적으로 특성이 좋아졌다.
- Case #3는 FIR EQ를 걸면서, Impulse response가 드라마틱하게 개선되었다. 사실, 지금껏 본 Impulse response 중에서 제일 이쁘다. 이것이 바로 IIR EQ를 FIR EQ로 바꾼 효과가 아닌가 싶다.
* 시간축: 사각파 반응 특성 - [그림 8-20] 참조
- REW에서 20Hz 사각파를 플레이하고, 측정용 마이크로 수신한 결과 되겠다. 사각파 모양이랑 유사할수록 좋은 거다.
- Case #2가 Case #1에 비해 드라마틱하게 좋아졌다.
- Case #3는 Case #2와 거의 동일하다.
* 종합 의견
- 주파수축에서는 위상(Group Delay)을 제외하고는 룸 보정이 어느 정도 되었다.
- 시간축에서는 생각보다 많은 보정이 되었으나, 아직은 모자란 느낌이다.
#6. 그 이외의 다양한 시도들
앞서 세 가지 케이스에 대해서 자세히 비교 설명했다.
비교설명까지 끝났다는 건, 더 이상 개선이 없다는 암시 아니겠나?
물론, 이 세 가지만 시도해 본건 아니었다.
시도해 본 몇 가지를 소개한다.
* 저주파 대역 위상 보정
- 앞서 말했듯이, 저주파수 대역의 위상 자체를 "0"으로 만드는 건 불가능했다.
- 따라서, 좌/우 서브우퍼의 FIR EQ를 거는 과정에서 적어도 40Hz ~ 60Hz Null 부분의 위상만이라도 일치시켜 해당 대역을 Boost 시키려고 시도했다.
- 위상이 워낙 많이 흔들리는데... 두 개의 위상을 맞추다 보니... 다른 주파수 응답이 몽창 깨지면서... 포기 ㅠㅠ
* 고주파(200Hz 이상) FIR 위상 보정
- 고주파 대역 IIR EQ를 사용하고... FIR 필터를 평탄한 이득에 위상만 보정하는 용도로 하면 GD가 보정 가능할 것으로 판단하고 도전
- GD가 흔들리는 부분이 너무 dynamic 해서... 위상 보정 불가... 포기 ㅠㅠ
* EQ에 High Q 사용
- 처음에는 [그림 8-7], [그림 8-8]에서 붉은색으로 표시된 EQ의 Boost 값을 "8" 이하로 설정하고, 아래 "Allow narrow filters below 200Hz" 부분을 check 했더랬다.
- 그 말은 EQ를 엄청 빡씨게 (높은 Q 값으로) 건다는 의미이고, 더욱 평탄한 SPL 곡선을 얻을 수 있다는 장점을 가진다. 하지만, 이후에 EQ의 위상을 보정하더라도... 청음 결과, 소리가 깔끔하게 들리지 않았다. (먹먹해 진다는 표현이 맞을 듯하다.)
- 따라서, 이후에는 Boost 값을 "4"로 설정하고, check box도 uncheck 했다.
- [교훈] 아무리 FIR 필터를 사용하더라도, SPL 곡선을 너무 샤프하게 누르면... 이해할 수 없는 인위적인 왜곡이 생긴다. 최대한 유닛의 특성을 덜 건드리는 것이 진리다.
#7. 비교 청음
MiniDSP를 사용하면서 느끼는 하나의 큰 장점...
바로 비교 청음이 엄청 쉽다는...
[그림 8-21]은 MiniDSP의 리모컨이다.
리모컨의 숫자 네 개는... 설정값을 말한다.
즉, 앞서 설명한 Case #1, #2, #3 설정을 본체에 입력해 놓고...
리모컨으로 버튼만 누르면... 그 설정된 값으로 음악이 나온다.
약 2초 정도의 묵음 이후에...
나같이 기억력 좋지 않고...
특히나 음감이 무딘 사람은 이 기능이 너무 좋다...
한 곡 들으면서... 2초 전의 음을 생각하면서 비교하면 되니깐... 캬캬캬
여러 곡을 비청하면서 느낀 Case #1, #2, #3에 대한 감상평이다.
[Case #1]
- 소리가 발랄하고 좋다...
- 특히 저음이 웅장하게 잘 울린다. 찐~~ 한 느낌이 들어 좋다..
[Case #2]
- 그 발랄이... 산만함이었나 보다. ㅠㅠ 소리가 전반적으로 단정해져 버렸다.
- 찐~~ 한 느낌이 전문가들이 이야기하는 "둥둥거림"이었나 보다... 저음도 단정해졌다. 끈적한 단정함... 모르겠다.
[Case #3]
- 가장 드라마틱한 변화가 아닐까 싶다.
- 스피커와 나 사이에 존재하는지 몰랐던 얇은 커튼 하나가 없어진 느낌이었다. 신기한 경험
- 일단, 명료해지면서... 듣기 편해졌다.
비교청음이랍시고...
엄청 신경 쓰면서...
앞의 설정이랑 금방금방 비교하니까.. 이런 느낌이 나지...
블라인드 테스트(몇 번 설정인지 맞추는)하면... 맞출 자신 없다. 쩝
막귀 중에 개막귀인가보다...
#8. 사용 환경
거실 환경에서 나의 2호기(방통이)는 [그림 8-22]와 같이 설치되어 운용된다.
음원은 고마우신 "긴형님"께서 끊어주신 Tidal을 사용한다.
TV의 오디오 광케이블이 MiniDSP와 연결되어 있어 TV를 경유하는 뉴스, Youtube, Netflex 등 모든 소리는 방통이로 나온다.
음악만 듣고 싶을 때는 TV에 설치된 크롬캐스트를 실행해서 듣는다.
세상 너무 살기 편해졌다.
#9. 이번 프로젝트를 마치며...
아직도 오린이 티를 벗지 못하고 있는 내가...
또 겁 없이 일을 저질러서...
4개월 동안 트라이(Tri) 앰프와 룸 보정(Room Correction)이라는 새로운 영역에 도전했다.
참 무모하다는 생각이 들기는 하지만...
많은 고민들이 있었고...
많은 시행착오들이 있었고...
많은 배움이 있었다.
무엇보다도 즐거웠다.
뭐... 취미생활이 즐거우면 장땡이지 뭐...
사실, 룸 보정을 위해서는 몇몇 유료 소프트웨어가 존재한다.
내가 사용한 MiniDSP 2x4 HD 장비 역시 Dirac Live라고 하는 유명한 프로그램을 사용할 수 있다.
돈을 들여서 유료 프로그램을 사용하면...
더 좋은 소리를 얻을지는 모르지만...
지금 내가 느끼는 뿌듯함과...
자작 오디오에 대한 애착은 없을 듯하다.
이번 프로젝트에서 느낀 점 몇 가지를 정리한다.
① 앰프는 드라이버 별로 분리하면 좋다. 소리가 시원시원해진다.
② DSP는 잘만 사용한다면... (공부가 많이 필요하기는 하다만...) 굉장히 편리하고 정확한 도구이다.
③ 룸 보정은 DSP 하나만으로는 한계가 있다. 적어도 흡음재, 차음재를 적당히 구비한 청취 환경에서 보정을 한다면, 더욱 멋진 결과를 가져올 것으로 기대된다.
④ 룸 반사가 많은 환경에서 위상을 인위적으로 잘못 건드리면... 오히려 역효과가 난다. 사람의 뇌는 익숙하게 들어오던 공간에 대한 어느 정도의 규칙을 이해하고 있는 것 같은 느낌이다. 따라서, 룸으로 인한 엄청난 위상 변화보다 사람이 인위적으로 건드린 약간의 위상에 더 민감하게 왜곡으로 들린다. 신기하다.
⑤ 스피커 자작이든, 룸 튜닝이든... 주파수 특성 외에도 중요한 것들이 많다. 특히나, 주파수 응답 + 시간 응답을 동시에 보면서 작업해야 한다.
나의 튜닝된 "방통이"를 이용해서 "우리 영웅이" 노래를 몇 곡 들려 드리면서 마님께 조공을 바친다.
소리가 좋네~~~
"신통이"에 비해 음악이 편하게 들려~~~
우리 막귀 부부에게는 성공적인 결과인 듯하다. *^^*
요즘 "긴형님"께서 1주일에 한 번씩 Tidal Playlist를 보내주신다.
당분간은 나의 1호기(신통이), 2호기(방통이)로 다양한 음악을 즐기는 시간을 가지려 한다.
언제 또 새로운 호기심이 발동해서...
뭔가를 뚝딱거리고 있을지는 모르겠지만...
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