#1. 현재 상황 정리 및 골방 보정 결과
룸 보정(Room Correction)을 위해서 몇 가지 시도 후 얻어진 특성은 [그림 7-1]의 빨간색 그래프 되겠다.
이 그래프를 가지고... 3평 남짓한 내 골방에서...
빳빳한 주파수/위상 특성을 만들어 보겠다고...
2주 정도 퇴근 후의 시간을 매달린 것 같다.
측정해보고...
이해 안 되는 것 공부하고...
모르는 것 찾아보고...
또 측정해보고...
반복... 또 반복...
마님께서... 서방 얼굴 잊어먹겠다고 하신다...
같이 사는 것 맞냐고... 옆에서 쿠사리를 주신다... ㅠㅠ
일단, 이번 글은 두괄식으로 쓰려고 한다.
그 이유는... 혹시나 이 글을 보고 따라 하실 분이 계시다면... (아마 없겠지만...)
"골방에서는 룸 튜닝이 거의 불가능" 하다는 결론을 먼저 말하면서...
나와 같은 개고생을 미연에 방지하는 차원에서다.
나만의 3평짜리 방에서 룸 튜닝(보정이 아니고 튜닝이라고 하겠다)된 최종 스피커 특성은 [그림 7-2]와 같다.
[그림 7-1]에 비하면 "용 됐다~~~" 이러실지 모르겠지만...
룸 보정은 거의 적용되지 않은 그냥 음압만 대충 맞춘 곡선 되겠다.
그 이유에 대해서...
차근차근 설명해 나간다.
#2. 실제 룸 공진 특성 경험담
제일 먼저 시도해 본 것은 [그림 7-1]의 Null (70Hz ~ 90Hz)이 실제로 안 들리는지가 너무 궁금했다.
꼭 확인하고 넘어가야겠다.
측정 상의 오류나 오차일 수도 있는 거잖여...
이것저것 방법을 확인하려고 찾다 보니... 필요한 모든 기능은 REW에 전부 다 있다.
REW → Generator를 클릭하고...
[그림 7-3]과 같이 나의 골칫거리 중심 주파수인 87Hz를 입력한다.
그냥 Play 버튼 누르면...
스피커로 소리가 나온다.
아따...
진짜 신기한 경험이었다.
스피커 바로 앞에서 들으면... 분명히 소리가 들린다...
(스피커는 소리를 내고 있는 것이다.)
그런데... 청취 포인트에서는 거의 안 들린다.
그런데... 오른쪽으로 벽으로 가면 잘 들린다...
방 구석구석을 둘러보며 들어보면...
들리는 곳이 있고 안 들리는 곳이 있다...
이게 룸 공진이구나...
무릎을 탁 하고 친다....
음파의 속도가 340m/s니깐...
87Hz면... 파장이 3.9m...
반파장이면 거의 2m...
벽에 붙으면 들리는 거... 진짜 짜증 날 정도로 잘 맞는다... ㅠㅠ
내 방에서는 벽에 붙어서 들어야만...
80Hz의 음악 신호가 들린다... ㅋㅋㅋ
진짜 헛웃음 밖에 안 나온다.
룸 튜닝 혹은 룸 보정을 시도하시는 분이라면...
꼭 한번 시도해 보고 몸으로 느껴 보시라고 강추하고 싶다.
#3. 배경 지식 - EQ(Equalizer, 이퀄라이저)
옛날에 좀 산다~~ 하는 집에 가면 꼭 하나씩 있던 거대한 가정용 인켈 오디오 시스템을 들여다보면...
꼭 [그림 7-4]와 같이 생긴...
조절 버튼이 무쟈게 많은 장비가 꼭 있다.
이넘이... EQ(Equalizer, 이퀄라이저)이다.
이퀄라이저는 말 그대로...
[그림 7-1]과 같은 주파수 음압 특성을 청음을 하면서 평평하게 만들어 주는 역할을 하는 장비다.
이리저리 조절해 가면서... 마음에 드는 소리를 맞춰서 듣는 장비...
하지만, 나는 음향을 취미로 공부하면서 이퀄라이저는 함부로 사용하지 말라는 말을 들었다. (약간은 금기시되기 까지 한다.)
그 이유는 위상(Phase)이 왜곡되는 효과가 발생하기 때문이다.
일반적으로 음악 청취에서 위상 왜곡은 "음이 풀어진다"는 청감 상의 효과로 많이 표현된다.
실제로도 음악 신호의 모양이 많이 찌그러진다.
신호 관점에서의 위상 왜곡은 [그림 7-5]를 보면 설명이 가능하다.
정확한 사각파 펄스를 입력했을 때,
위상 왜곡이 적은 시스템은 왼쪽과 같이 사각 모양과 비슷한 신호를 들려주지만,
왜곡이 커진 시스템은 오른쪽 신호와 같이 지저분한 신호들 들려준다.
물론, 두 신호의 주파수별 음압 특성은 거의 같다.
다른 말로 하면,
다양한 주파수의 신호가 스피커에서 나올 때, 출발 시간이 약간씩 달라지기 때문에...
결국은 소리의 모양이 달라지고, 결국은 선명도가 떨어지는 것이다.
#4. 배경 지식 - 디지털 필터 (IIR, FIR)
이쯤에서 꼭 짚고 넘어가야 하는 중요한 개념을 최대한 간단하게 설명해 보려고 한다.
어떤 신호의 특성을 바꾸는 시스템을 통칭해서 필터(Filter)라고 한다.
지금껏 설명한 필터로는,
① RLC 회로를 조합하는 아날로그 크로스오버 필터
② Minidsp에서 제공하는 디지털 크로스오버 필터
③ [그림 7-4]처럼 생긴 RLC 회로를 조합한 EQ 필터
정도가 되겠고...
다음에 사용하게 될 필터로는
④ Minidsp에서 제공하는 디지털 EQ 필터 (PEQ (Parametric Equalizer))
⑤ Minidsp에서 제공하는 디지털 FIR 필터
총 5개 종류의 필터가 있다.
그런데... 4개의 필터 중에서 ① ~ ④ 필터는 IIR(Infinite Impulse Response) 필터라고 부른다. (더 세부적인 사항은 링크 참조)
IIR 필터는 다음의 장. 단점을 갖는다.
① 적은 회로/연산량으로 샤프한 필터링 특성을 가지며 전체적인 지연(Delay)이 작다.
② 크로스오버, 음압 보정에 많이 사용하지만, 위상 왜곡의 문제점을 갖는다.
하지만, 마지막 다섯 번째 FIR(Finite Impulse Response) 필터는 기존의 IIR 필터와는 확연한 특성의 차이를 보인다.
중요한 거는 FIR은 디지털 필터로만 사용할 수 있다. RLC 수동소자로 구현은 불가능하다~~!
왜 이런 이야기를 하느냐?
FIR 필터는 나처럼 Multi 앰프와 DSP를 사용하는 시스템에서만 사용할 수 있는 고급도구 되겠다. ㅋㅋㅋ
장단점은 다음과 같다.
① 주파수별 음압/위상을 자유자재로 변경 가능하다. 이상적으로는...
- 이것이 엄청난 장점이다.... IIR의 단점을 완전히 해결할 수 있는... 특징이다.
② 상대적으로 많은 연산량(Tap 수)이 소요되며, 전체적인 지연(Delay)이 많아진다.
#5. 나의 의도
앞에서 배경 지식을 설명하고 나니...
이제야 내가 Minidsp를 사용해서 해보려고 했던 룸 보정 시도를 설명할 수 있겠다.
먼저, Minidsp의 IIR 필터를 이용한 EQ를 걸어서 [그림 7-1]의 음압 특성들 평평하게 다림질하고...
이어지는 FIR 필터를 이용해서 ① 크로스오버, ② EQ로 불가피하게 발생한 위상 왜곡을 없애 버리겠다...
음홧홧홧~~~~!
지금 생각해 보면...
참 순진하면서도...
초보자만 할 수 있는 망상에 가까운...
뭐... 그런 생각이었다. ㅠㅠ
#6. 새로운 시도
일단, 80Hz 부근의 Null을 그나마 상쇄할 방법을 찾아보고자...
여러 가지 자료를 보고 공부를 했다.
결론은...
서브우퍼 시스템에서 많이 사용되는 방법을 적용해 보기로 했다.
"좌/우 중에서 한 채널에서 신호가 입력될 때, 좌/우 두 개의 서브우퍼에서 동시에 신호를 출력하기..."
이렇게 하는 이유는...
① 약 200Hz 이하의 주파수는 사람의 청감 상 어느 스피커에서 나오는지 구분이 잘 안 된다.
② [그림 7-6]에서 보듯이, 좌/우 저주파수 대역 신호의 차이가 존재한다. (이것을 합치면 더 좋은 특성이 나올 것이다.)
사실은 정공법이 아니기는 하지만,
해당 대역의 Null 때문에 저역이 허전해지는 단점을 보완할 수 있는 가장 현실적인 대안 중의 하나이다.
그리고 실제로 서브우퍼 대역에서는 많이 사용하는 방법이다.
그렇게 하기 위해서는...
크로스오버 주파수(500Hz)는 너무 높다.
먼저, Minidsp 크로스오버 주파수를 260Hz로 변경한다.
그리고는, [그림 7-7]과 같이, 좌/우 저주파 입력을 양쪽 서브우퍼에 연결한다. (단지 클릭 두 번으로...)
이렇게 하면, 좌/우 신호 각각은 양쪽 서브우퍼에서 동시에 나온다...
#7. PEQ (Parametric EQ) 적용
PEQ는 몇 개의 입력 변수를 활용해서 EQ를 거는 방법을 말한다.
Minidsp는 [그림 7-7]과 같이 입력 채널 2개, [그림 7-8]과 같이 출력 채널 4개, 총 6개의 PEQ를 제공한다.
일단, 초단 PEQ([그림 7-7])에서는 260Hz 이상 대역에 EQ를 건다.
근데... 우리의 호프 REW는...
PEQ 파라미터를 자동으로 구해준다... 대단하다...
REW → EQ 실행하고...
[그림 7-9]처럼 입력하면...
평평한 특성을 만들어 주는 9개의 EQ 파라미터를 알려 준다.
그림의 빨간색으로 된 곡선이 EQ 이후의 예상 곡선 되겠다.
260Hz 이후가 평평해졌다.
REW에서 추출한 이 파라미터를 Minidsp에 입력한다. ([그림 7-10] 참조)
측정을 수행한다. ([그림 7-11] 참조)
진짜로 REW에서 예상한 그래프가 나온다.
신기하다...
이어서, 0~260Hz까지 주파수 특성은 출력단 PEQ([그림 7-8])를 이용해서 설정한다.
설정 후의 결과는 [그림 7-12]와 같다.
이 EQ 설정 과정에서는 서브우퍼 각각의 채널을 설정하고...
[그림 7-7]과 같이 좌/우를 합쳐줄 예정이기 때문에...
[그림 7-12]의 260Hz 이하 대역은 상위 대역에 비해서 약 3dB 작게 EQ를 걸어줬다.
좌/우 채널의 EQ를 모두 걸고, [그림 7-7]과 같이 설정해서 두 개의 서브우퍼를 합쳐봤다.
이때, 좌/우 채널의 주파수 스펙트럼 특성은 [그림 7-13]과 같다.
너무나도 당연한 이야기이지만, 저대역은 특성이 거의 동일할 수밖에 없다.
그림을 보면, 저대역의 일부를 제외하고는 특성이 많이 다림질이 되어 있다.
#8. 우측 서브우퍼 Delay 적용
다음으로, 좌측을 고정하고 우측 서브우퍼에 Delay를 줘서 더욱더 평평한 그래프를 얻었다.
[그림 7-14]는 Delay 0밀리초 ~ 7밀리초에 따른 그래프의 변화 모습이다.
왼쪽 붉은 똥그라미와 오른쪽 붉은 똥그라미 부분이 많이 변하는 부분이었고,
최종적으로 1.5밀리초 Delay를 최적 값으로 잡았다.
이후, 좌/우 스피커에 대한 특성을 측정한 결과가 [그림 7-15]이다.
그리고 튜닝 전과 후를 비교한 그래프는 [그림 7-16]이다.
음압 그래프로만 보면...
많이 좋아졌다...
룸 튜닝 이전/이후의 스피커 임펄스 응답(Impulse Response)은 각각 [그림 7-17], [그림 7-18]과 같다.
요것도...
느낌상 조금 좋아진 것 같아 보인다...
하지만... 뒤에 달려 있는 저 꼬리...
너무 크고 길다... ㅠㅠ
#9. 한계점 도달
사실 다음 단계는...
앞에서 설명했듯이...
주파수별 위상을 깨끗하게 정렬하는 일이 남았다.
...
...
그런데... 여기서 포기했다.
...
...
사실 불가능한 일이었던 것이었던 것이었더랬다...
뭐래냐?
차근차근 설명을 해보자...
[그림 7-19]는 왼쪽 채널의 튜닝 이후 음압 및 위상 특성을 보여준다.
빨간색 위상 특성은 복잡해 보이지만...
이 빨간색 그래프의 "미분" 값이 바로 주파수별 지연(GD: Group Delay)이라는 파라미터로... 엄정 중요한 넘이다.
[그림 7-20]의 GD 그래프를 보자.
이 그래프를 해석해 보면,
모든 주파수 대역에서 신호를 동시에 내보내면...
약 91Hz 신호는 약 79Hz 신호에 비해 185밀리초 늦게 출발한다.
이거 엄청 틀어지는 거다.
소리가 뭉개질 수밖에 없다. 쩝...
혹시나 PEQ 때문에 생기는 문제인가 싶어서...
PEQ의 GD도 시뮬레이션해 보았다. ([그림 7-21])
[그림 7-20]에 비하면 세발의 피다...
그 말인즉슨,
Room의 반사, 회절로 인해 왜곡되는 위상(GD)이...
PEQ에 비해 훨씬... 도미넌트 하게... 엄청나게... 크다는 말이다.
이게 어느 정도 많이 틀어지는 건지 비교해 보자.
[그림 7-22]는 챔버 모사 환경에서 측정한 GD이다.
두 개의 크로스오버(260Hz, 2.5kHz)가 존재함에도 불구하고...
원래 스피커 자체만 볼 때는...
관심 대역에서 GD는 거의 0에 가깝다. ㅠㅠ
사실, 위상을 보정해 보려고 시도를 했더랬다...
근데... 물리적으로 불가한 상황이었다.
특히나, Minidsp 2x4 HD에 포함된 FIR 필터의 Tap 수는 1024개에 불과하다...
이걸로 할 수 있는 일은 없다고...
과감히 판단했다.
사실, 이것은 단순히 일천한 경험과 지식을 가지고 있는 내 입장에서의 포기 결론이다.
세상에는 내가 모르고... 잘못 알고 있는 것들이 천지에 널렸다.
새로운 방법이 존재할지도 모르겠다.
혹시나 아이디어가 있으신 분들은 댓글 달아 주시면 감사하겠습니다. (갑자기 존댓말~ㅋ)
#10. 청음 소감
튜닝을 마치고...
여러 음악을 감상했다.
또 한 번 놀라고 있다.
너무 단정하다 못해... 허전한 저음이 느껴진다...
지난번 3-way 크로스오버 달았을 때 보다 더 심하다.
너무 심심한 느낌이 든다...
아~~~!! 이게 아닌데...
아니어야 하는데...
내가 끈적하다고 느꼈던 찌~~인한 저음은...
아뿔싸~~~!
오디오 마니아들 사이에서 흔히 이야기하는 "벙벙거림" 이었나 보다...
측정한 음압 그래프를 응시하면서...
음악을 계속 들었다...
...
...
자꾸 듣다 보니...
"저음의 단단함"이 느껴지기 시작한다.
그리고, 스테이지가 또렷해지면서... 뒤로 물러섬이 느껴진다.
올~~~~~!!!
드디어...
현질에 따른 플라시보 효과가 서서히 나타나기 시작한다.
#11. 다음 계획
거금을 투자해서 들여놓은 Minidsp의 FIR 필터를 그냥 놀릴 수는 없다.
어떻게든...
빨랫줄 같은 음압/위상 그래프를 만들고 싶다.
그리고 그 넘의 플라시보 효과를 더 느껴보고 싶다.
내 골방은 내 실력으로는 포기해야만 하고...
거실밖에 안 남았다...
조용히 줄자를 들고... 거실 크기를 측정한다...
음...
혼자 중얼거린다.
6.5m x 5.5m니깐...
Null이 생겨봐야... 52 ~ 62 Hz...
그래... 이거다...
갑자기 마님께서 물으셔서 깜짝 놀란다.
또 무슨 일을 벌이시려고?
무릎만 안 꿇었지 거의 빌다시피...
거실과 내방 스피커를 바꾸고...
뻘짓을 해보겠다고...
말씀드렸다...
도끼눈을 한참 뜨시더니...
허락해 주신다.
...
...
아싸~~!!!!
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