사운드

Chapter 08.

사운드

목차

1. 사운드의 개요

2. 아날로그 사운드, 디지털 사운드, 미디 사운드 3. 사운드 신호의 변환 과정

4. 디지털 사운드의 압축과 저장

5. 디지털 사운드의 채널과 파일 용량 6. 고품질 사운드

7. 멀티채널 입체음향

■ 사운드의 개념

• 일반적으로 ‘소리’라고 함

• 음원이 공기 분자를 진동시켜 발생한 공기의 파동을 사람이 고막을 통해 인지하게 되는 것

• 아날로그 신호인 라디오, 전축, TV 등을 통해 발달

• 현대에는 디지털 기술을 기반으로 컴퓨터에서 직접 사운드를 생성 및 편집

• 영화, TV 드라마, 광고 등에서 배경 음악이나 효과음으로 사용됨

사운드의 개요

1.1

▲ 사운드의 개념의 표현 이미지

■ 사운드의 개념

• 시각적인 정보도 중요하지만 청각과 관계된 사운드 역시 중요한 역할을 담당

 정보의 전달 효과가 증가하여 미디어의 상승효과가 나타남

 컴퓨터 게임 또는 가상현실 등에서 현실감을 증가시킴

• 소리의 특징

 공기를 매개체로 사용하여 진동하는 압축성 파동 형태, 일반적으로 음파라고 함

 소리의 크기는 음파가 전달되면서 나타나는 압력의 변화 정도에 따라 구별함

 소리 강도의 단위는 데시벨(Decibel)이며, Db로 표현함

 소리의 강도는 음파가 흡수, 반사, 굴절, 회절, 산란 등에 의해서 에너지가 소모됨

 소리는 대표적으로 직접파, 반사파, 잔향 등과 같이 세 가지의 종류가 있음

사운드의 개요

1.1

■ 음악

• 소리로 자신의 생각이나 감정을 표현하는 예술

• 음악의 기준은 듣는 사람에 의해 결정됨

• 음의 길이, 음의 세기 등과 같은 리듬과 음높이의 변화가 적절하게 조화를 이루면서 결합되어 표현됨

■ 음악의 3요소

• 리듬 : 음악의 구조를 만드는 요소로 보통 박자 또는 템포(Tempo)등으로 표현

• 멜로디 : 음높이의 변화를 의미하며 리듬이나 하모니보다 쉽게 기억할 수 있는 요소

• 하모니 : 두 개 이상의 음이 동시에 표현되는 화음을 의미

사운드의 종류

1.2

▶ 동영상 보기 : 키보드 소리만으로 화음 완성

■ 음성

• 사람이 내는 소리로 목소리라고 함

• 음성은 음파이기 때문에 크기와 높이가 있음

 음성의 크기는 성대의 진폭에 의해 높이는 진동수에 의해 결정

 진동수를 결정하는 세가지 요인

 성대의 긴장도가 강하면 높은 소리가 됨

 성대의 길이가 보통 여자가 남자보다 짧기 때문에 여자가 상대적으로 음성의 진동수가 많음

음성 기관의 내압으로, 이것이 높으면 진폭뿐만 아니라 진동수도 증가

• 음성은 동일한 크기와 높이로 발성을 하여도 사람에 따라 느낌이 다른 소리로 들리는데 이를 음색이라 함

■ 컴퓨터 환경에서 사용하는 음성

• 디지털 음성 : 사람의 음성과 유사하지만 기억용량을 많이 차지

• 합성 음성 : 용량은 적지만 자연스럽지 못함

사운드의 종류

1.2

■ 음성을 이용하는 대표적인 기술

• 음성 메일(Voice mail)

 사용자가 부재중일 때 메시지를 녹음하고 수신자가 요구할 때 그 메시지를 전달하는 전자 메일 시스템

• 음성 인식(Voice Recognition)

 사람의 억양이나 말하는 습관에 따른 음의 높낮이 같은 정보를 인식하는 기술

 음성으로부터 단어 또는 단어의 집합을 식별하고 의미를 추출

 은행 계좌 조회, 통신 판매 신청, 신용카드 조회, 호텔이나 항공기 좌석 예약 등에 사용

 앞으로의 목표는 음성을 문서에 입력하는 완전한 음성/텍스트 변환의 실현

사운드의 종류

1.2

▶ 동영상 보기 : 음성인식 기술

▶ 동영상 보기 : 구글보이스 음성인식 서비스

▶ 동영상 보기 : 음성 인식. 스마트폰의 진화..통역도 OK

■ 음성을 이용하는 대표적인 기술

• 음성 합성(Voice Synthesis)

 문장을 작성하면 음성 합성기가 그대로 읽어내는 기술

 음성 인식의 반대 기술로 컴퓨터를 사용하여 사람의 말을 기계적으로 합성한 뒤 음성으로 출력하 는 기술

 음성 인식보다 간단하게 구현

 알람, 시계, 오디오텍스, 무인응답기 등과 같이 가정용과 산업용에 다양하게 사용

사운드의 종류

1.2

■ 음향(Sound Effect) 효과

• 라디오, 드라마, 영화, 무대 등에서 극적인 효과를 높이기 위해 배경 효과로 사용

• 정보를 전달할 때 강조하거나 보조하는 수단으로 사용

• 자연적인 현실음과 합성한 비현실음으로 분류됨

• 다양한 소리들을 배경 효과로 사용하여 특정 장소나 상황을 좀 더 실감나게 전달

사운드의 종류

1.2

■ 사운드

• 음파 : 소리를 만드는 파동, 일정한 진동수로 반복하는 파형

• 음파의 모양, 속도, 폭, 길이 등과 같은 특성에 의해 소리의 성질이 결정됨

• 사이클 : 파형이 동일한 모양으로 나타나는 것

• 주기 : 하나의 사이클에서 음파의 압력 변화가 완전하게 1회를 반복할 때 소요되는 시간

• 주파수 : 주기 값의 역수로 1초당 주기의 개수를 뜻함(주파수의 단위는 헤르츠(Hertz, Hz)사용

사운드의 구성 요소

1.3

▶ 동영상 보기 : 사운드 주파수(20Hz to 20kHz)

■ 사운드를 구성하는 세 가지 요소

• 주파수

 소리의 높낮이를 결정

 주파수가 높을수록 고음이고 낮을수록 저음

 사람이 들을 수 있는 사운드의 주파수 대역폭은 20Hz~20KHz 범위로, 이를 가청 주파수 대역이 라고 함

• 진폭

 파형의 기준선에게 최고점까지의 거리를 의미

 소리의 크기를 결정

• 음색

 파형이나 진동수의 차이로 나타나는 음의 독특한 색깔

사운드의 구성 요소

1.3

■ 소리의 4요소

• 음파의 특성에 따라 음고, 세기, 음색, 장단 등과 같이 네 가지로 정의함

• 음고

 소리의 높고 낮음을 나타내는 용어로 음파의 주파수와 관계가 있음

 음고는 음계로 표현할 수 있음

• 세기

 소리의 크고 작음을 나타내는 용어로 음파의 진폭과 관계가 있음

 진폭이 클수록 소리가 크고, 진폭이 작을수록 소리의 크기가 작음

 소리의 세기에 대한 단위는 에너지로 나타내며 와트(W)를 단위로 사용

 소리의 강도는 데시벨(dB)을 사용

• 음색

 소리의 맑고 탁함을 나타내는 용어로 음파의 모양과 관계가 있음

 사람이 내는 목소리나 악기 소리는 각각 고유한 특징이나 울림이 있는데 이를 음색이라고 함

사운드의 특성

1.4

■ 소리의 4요소

• 장단

 소리의 길고 짧음을 나타내는 용어로 음파의 진동 시간과 관계가 있음

 진동 시간이 길면 음이 길어지고 짧으면 음이 짧아짐

 소리가 나는 방향을 확인할 때도 소리의 장단을 이용

사운드의 특성

8.4

■ 소리의 물리적 특성에 따른 분류

• 직접파 : 음원으로부터 귀에 가장 먼저 전달되는 음파로, 직접음(Direct Sound)라고 함

• 반사파 : 짧은 시간에 벽 또는 물체에서 반사되어 생성되는 다수의 음파, 반향음(Echo Sound)라고 함

• 잔향 : 음원이 정지된 후에 벽 또는 천정에서 반사되고 남은 음파

→ 반사파나 잔향이 적을수록 소리가 명확하지만 건조한 느낌, 잔향이 많으면 소리가 풍성하지만 명확성 이 떨어짐

사운드의 특성

1.4

■ 백색 소음

• 주파수 범위에서 일정한 스펙트럼을 가지고 전달되는 소음

• 시간이 지나면 익숙해지기 때문에 뇌에서는 인식하지 못함

• 파도소리, 빗소리, 폭포소리, 시냇물 소리, 비행기 기내의 바람소리, 심장 박동소리, 컴퓨터의 팬 소리 등

• 사운드 마스킹(Sound Masking) 기능으로 주변의 소음을 덮어 심리적 안정감을 줌

 소음 파형의 반대 파형을 사용하여 소음을 상쇄시키기 때문

• 파형이 불완전한 디지털보다 아날로그 방식으로 만드는 것이 효과적

사운드의 특성

1.4

▶ 동영상 보기 : 사운드 마스킹(Sound Masking)

▲ 사운드의 합성과 상쇄(적색선)▲ 사운드 마스킹 효과 ▲ 백색 소음의 형태

■ 아날로그 사운드

• 1877년 에디슨이 발명한 축음기가 시작

• 1948년 LP 레코드(Long Playing Record) 개발

• 1984년 CD(Compact Disk)가 사용성, 편리성, 대용량성, 신뢰성, 이동성, 무한 복제성 등의 장점으로 대중화됨

• 1995년 MP3(MPEG Audio Layer-3)가 등장하면서 CD는 쇠락함

• 최근 음악시장 환경은 음원 파일이 주도

• 다시 LP가 발매되는 현상 시작 → 음질의 최종 목적지는 아날로그이기 때문에 꾸준히 생명력을 이어나갈 것

아날로그 사운드

2.1

▶ 동영상 보기 : LP 인기 확산…….공장은 활기

■ 디지털 사운드

• 음향 기술의 획기적인 발전과 보다 향상된 음질에 대한 연구 결과로 도입된 기술

• 아날로그 사운드를 A/D 변환 장치를 사용하여 0과 1로 구성된 디지털 데이터로 변환하여 저장한 소리

• D/A 변환 장치를 사용하여 아날로그 사운드로 출력

 장비 자체에서 발생되는 기계음과 같은 소음 등은 전혀 출력되지 않음

• 대표적인 디지털 사운드는 음악 CD와 MP3 음원 등이 있음

디지털 사운드

2.2

▶ 동영상 보기 : 디지털 음원으로 재탄생한 ‘조선아악’

■ 디지털 사운드의 장점

• 녹음 과정에서 발생하는 기계음은 저장되지 않음

• 원음에 편집, 믹싱, 복사, 저장 등과 같은 여러 가지 작업을 반복적으로 수행해도 소리의 음질은 원음과 동일함

• 아날로그 사운드에 비해 고음질, 고신뢰성을 가짐

• 음질의 변형 과정도 간단하게 처리 가능

■ 디지털 사운드의 단점

• 아날로그 사운드를 저장하는 과정에서 원음과 유사하게 재생하기 위해서는 많은 기억공간을 차지함

→ 최근에 슈퍼오디오 CD(SACD) 등과 같은 신기술이 개발되어 많이 개선됨

디지털 사운드

2.2

■ 미디 사운드(MIDI, Musical Instrument Digital Interface)의 개요

• 전자 악기들이 공통의 표준 없이 서로 연결하여 사용할 수 없는 문제를 해결하기 위해 개발

• 컴퓨터와 다양한 전자 악기들을 연결하여 디지털 신호를 교환하기 위한 프로토콜

• 미디를 사용하면 전자 악기뿐만 아니라 조명 제어, 무대 회전 등과 다른 장비도 제어할 수 있음

• 미디는 파형 정보를 저장하지 않으므로 미디 신호를 재생하려면 미디 신호를 연주할 수 있는 전자 악기 가 필요함

• 파일 용량이 작음

• 미디 파일은 음표, 박자, 기악 편성의 내용을 담고 있어 게임의 사운드 트랙과 스튜디오 녹음 등 광범위 하게 사용

• 미디 환경에서는 하드웨어와 소프트웨어를 사용하여 한 사람이 모든 작업을 할 수 있음

■ 미디로 인한 제작 환경 변화

• 미디 환경에서는 하드웨어와 소프트웨어를 사용하여 한 사람이 모든 작업을 할 수 있음

• 제작비도 낮아지고 전문가가 아니더라도 쉽게 작곡을 할 수 있음

• 악보를 이해하지 못해도 편곡이 가능

미디 사운드

2.3

▶ 동영상 보기 : Dynamic Sound Sampling ▶ 동영상 보기 : Introduction to string arranging

■ 미디 시스템의 하드웨어 구성

• 미디 컨트롤러, 사운드 모듈, 미디 인터페이스, 컴퓨터 등으로 구성

• 각 장비들은 연결 포트를 통해서 미디 메시지를 교환

미디 사운드

2.3

▶ 동영상 보기 : 미디 시스템

■ 미디 컨트롤러(MIDI Controller)

• 연주 정보를 입력하는 장비

• 건반(Keyboard) 형태가 가장 많이 사용되며, 마스터 건반이라고도 함

• 연주 정보만 출력

• 기타, 베이스 기타, 바이올린, 색소폰(윈드 컬트롤러) 같은 악기의 음원으로도 미디 신호를 전송할 수 있음

■ 미디 인터페이스

• 인터넷 환경의 모뎀과 같은 역할

• 미디 장비들은 컴퓨터에 직접 연결할 수 없기 때문에 컴퓨터와 미디 장비들을 연결해 주는 장치

미디 사운드

2.3

■ 사운드 모듈

• 미디 음원을 생성하는 장비

 신디사이저 : 여러 소리 파형을 합쳐 새로운 소리를 만드는 장비

 샘플 재생 방식 : 신디사이저가 실제 악기와 유사한 소리를 생성하기 어려운 점을 보완하여 만들 어진 방식

 샘플링 방식 : 다양한 소리를 짧게 녹음하여 음원으로 사용하는 방식

■ 컴퓨터

• 미디 환경을 구성하기 위한 필수 장비

• 모든 미디 장비들을 중개하는 역할

• 사운드 모듈의 미디 데이터는 컴퓨터에 의해서도 제어됨

미디 사운드

2.3

■ 사운드 신호의 분류

• 아날로그 사운드(Analog Sound)와 디지털 사운드(Digital Sound)로 분류됨

 아날로그 사운드

 선형적인 값을 나타내는 연속된 물리량 형태의 신호

 신호의 크기를 미세한 단위로 조정할 수 있고 신호의 처리 속도가 빠름

 잡음에 의해 신호가 변화되는 단점이 있음

 디지털 사운드

 0, 1과 같이 불연속적인 값을 나타내는 이산적인 형태의 신호

 대표적인 디지털 사운드는 CD, MP3 등과 같은 음원

사운드 신호의 변환 과정

3.1

▲ 아날로그 신호 → 디지털 신호로 변조

■ 사운드 신호의 처리

• 아날로그 신호 → 디지털 신호로 변조 : ADC 변환 장치를 사용하여 표본화 → 양자화 → 부호화

• 디지털 신호 → 아날로그 신호로 변환 : DAC 변환 장치를 사용하여 아날로그 사운드로 변환

사운드 신호의 변환 과정

3.1

▲ 아날로그 신호 → 디지털 신호로 변조 ▲ 디지털 신호 → 아날로그 신호로 변조

■ 신호의 변조 과정

• 표본화(Sampling), 양자화(Quantization), 부호화(Encoding) 과정을 수행

■ 표본화(Sampling)

• 연속된 파형 신호를 일정한 시간 간격으로 세분화하는 단계

• 표본(Sample) : 변화된 신호값

사운드 신호의 변환 과정

3.1

■ 표본화 비율에 따른 사운드의 차이

사운드 신호의 변환 과정

3.1

▶ 동영상 보기 : dynamic sound sampling

샘플링 비율 부호화 비트 수 모노/스테레오 음원 듣기 44.1KHz 16비트 스테레오 44.1_16s

16비트 모노 44.1_16m

8비트 스테레오 44.1_8s

8비트 모노 44.1_8m

22.05KHz 16비트 스테레오 22.05_16s

16비트 모노 22.05_16m

8비트 스테레오 22.05_8s

8비트 모노 22.05_8m

11KHz 8비트 스테레오 11_8s

8비트 모노 11_8m

5.5KHz 8비트 스테레오 5.5_8s

8비트 모노 5.5_8m

■ 표본화(Sampling)

• 표본화 비율(Sampling Rate) : 1초 동안 변환된 샘플의 개수를 의미, 단위는 헤르츠(Hz)를 사용 표본화 비율이 증가할수록 고음질의 데이터를 얻을 수 있음

• 표본화 비율은 나이키스트(Nyquist) 규정을 따름

• 사람의 가청 주파수는 20Hz~20KHz로 나이키스트 규정을 따라 40KHz로 샘플링

• 10%의 오차 범위를 포함시켜 오디오 CD는 44.1KHz, DVD는 48KHz로 샘플링함

사운드 신호의 변환 과정

3.1

아날로그 신호를 최고 주파수의 2배 이상의 속도로 표본화하면 원래 아날로그 신호로 복원할 수 있다.

▶ 동영상 보기 : 표본화 비율(Sampling Rate)

■ 양자화(Quantization)

• 표본화를 통해 검출된 주파수의 위치에 값을 배정하는 과정

• 입력된 파형 신호를 유한한 개수의 근사 값으로 표현하는 과정

• 양자화 비트의 수에 따라 신호의 출력 레벨 간격이 결정됨

• 비트의 개수가 증가하면 단계가 세밀해져서 입력 신호를 충실하게 디지털로 표현할 수 있으나 용량이 증 가하고 잡음이 포함될 수 있음

3.2

양자화

■ 양자화 오차(Quantization Error)

• 양자화는 연속적인 신호를 단계화하는 과정

• 양자화 과정에서 어느 정도의 오차가 발생하기 때문에 입력된 신호와 동일한 디지털 표현이 불가능

• 8비트, 16비트, 24비트 등과 같이 양자화 비트의 개수를 조절하여 양자화 오차를 적절한 수준으로 유지 해야 함

3.2

양자화

■ 부호화

• 양자화를 통해 생성된 신호들을 디지털 형태의 정보로 표현하는 과정

• 파일의 용량이 크기 때문에 부호화하는 과정에서 압축하여 저장

• 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 최종 단계로 0과1이라는 디지털 데이터로 소리를 저장

• 부호화된 디지털 사운드는 아날로그 매체와는 다르게 보존 능력이 매우 우수

• 사운드 품질 측면에서는 아날로그 매체가 우수

3.3

부호화

■ 디지털 사운드의 저장 형식

• 웨이브 형식

 마이크로소프트사와 IBM사에서 만든 오디오 파일의 표준 저장 형식

 개인용 컴퓨터에서 소리나 음악 같은 오디오 정보를 녹음하고 재생하기 위해 사용

 확장자는 *.wav

 11KHz, 22KHz, 44KHz로 표본화한 후 8비트 또는 16비트 디지털 데이터로 부호화하여 저장

 무압축 형식의 표준 포맷

 아날로그 사운드를 데이터 손실 없이 원본 신호 그대로 디지털 형태로 변환하여 음질이 뛰어남

디지털 사운드의 저장 형식

4.1

■ 디지털 사운드의 저장 형식

• 미디 형식

 컴퓨터에 악기 및 신디사이저를 연결하여 만든 디지털 사운드

 연주장치의 정보만 표현하기 때문에 파일 크기가 작음

 재녹음의 필요가 없어 반복하여 다시 작업하여도 부담이 없음

 명확한 사운드 제어를 할 수 없다는 단점이 있음

디지털 사운드의 저장 형식

4.1

▲ MIDI 접속 과정

■ 디지털 사운드의 압축 방식

• 사운드 파일은 용량이 크기 때문에 부호화하는 과정에서 압축하여 저장

• PCM 방식 : 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 대표적인 디지털 사운드 변환 기법

• DPCM과 ADCPM 방식 : PCM 방식은 파일 용량이 크기 때문에 이 두 방식을 주로 사용

디지털 사운드의 압축 방식

4.2

■ PCM 방식

• 연속적인 아날로그 파형의 신호를 표본화, 양자화, 부호화 과정을 거쳐 디지털 신호로 저장하는 기법

• 표본화 비율이 증가할수록 음질이 향상되나 압축 과정을 수행하지 않아 기억 용량은 증가

• CD, DAT(Digital Audio Tape), 전화국의 교환망 등에서 사용

디지털 사운드의 압축 방식

4.2

■ DPCM 방식

• 사운드 파형에서 인접한 시간의 표본을 비교하면 파형이 크게 변하지 않는 점을 이용해 만들어진 방식

• 부호화하려는 이전 신호값과의 편차 정보와 오류를 위한 보정 정보를 저장

• 인접한 값과 차이가 크면 비효율적인 기울기 과부하(Slope Overload) 현상이 나타남

• 정확한 복원이 불가능한 문제점이 있음

디지털 사운드의 압축 방식

4.2

■ ADPCM 방식

• 편차값이 클 경우 효율이 떨어지는 DPCM 방식을 해결하기 위해 제안

• DPCM에서 인접한 값과의 차이가 크면 진폭을 나누는 단계를 크게 하고, 작으면 작게 하여 차이를 정밀 하게 표현

• 원본 데이터의 최대 ¼ 까지 압축이 가능

• ADPCM 방식은 업체마다 다르게 구현하여 상호 호환성이 없음

디지털 사운드의 압축 방식

4.2

■ 무손실 압축 방식

• MP3처럼 용량은 감소시키면서 음질은 보전하는 포맷 방식

• 대표적인 코덱은 AAC, 자이프닷오르그 재단의 FLAC, 애플의 ALAC 등이 있음

■ AAC 코덱(Advanced Audio Coding)

• MPEG-4 표준에서 채택한 새로운 오디오 코덱

• MP3보다 효율적이고 음질은 CD와 비슷

• 소리에 따라서 가변 비트레이트(Variable BitRate)를 조정하여 음질이 저하되는 것을 방지

• 애플의 아이튠즈에서 사용하면서 보편화

무손실 압축 방식

4.3

■ FLAC/ALAC 코덱(Free Lossless Audio Codec/Apple Lossless Audio Codec)

• CD보다 용량이 작으면서 CD의 음원을 고스란히 저장하는 무손실 압축 방식의 코덱

• 24비트 레벨의 192KHz 표본화 주파수를 사용하여 인코딩하기 때문에 CD 이상의 음질을 구현함

• FLAC와 ALAC 코덱의 등장으로 음원 시장에는 커다란 변화가 나타남

 아날로그 소리의 특성을 얼마나 정확하게 표현할 수 있는지에 초점이 맞춰짐

 음원 시장은 고음질의 무손실 코덱을 사용하는 디지털 음원에 초점이 맞춰짐

무손실 압축 방식

4.3

▶ 동영상 보기 : 스마트폰 음악 서비스…....음원 시장 요동

■ 디지털 사운드의 채널

• 사운드 채널(Sound Channel)은 두 개 이상의 음향 신호를 전송하기 위한 통로를 의미

• 모노 사운드(Mono Sound)와 스테레오 사운드(Stereo Sound)로 구분됨

 모노 사운드 : 양쪽의 스피커에서 재생되는 소리가 동일

 스테레오 사운드 : 표본화 과정에서 각각의 마이크를 통해서 양쪽 채널에 다른 음원 신호를 저장 양쪽 스피커에서 출력되는 소리가 다름

음질이 모노 사운드에 비해 뛰어남

최근 컴퓨터, 스마트폰으로도 HDMI 포트를 사용하여 멀티채널 사운드의 출력이 가능해짐

• 모노와 스테레오 사운드를 기반으로 4채널, 5채널, 5.1채널, 6.1채널, 7.1채널 사운드 등이 개발됨

• 5.1 채널부터는 소리를 각각의 채널별로 채집, 녹음하기 때문에 재생 시 음장감이 뚜렷함

• 저음 부분을 별도의 채널로 구성하여 서브 우퍼를 통해서 재생함으로써 현장감도 우수함

디지털 사운드의 채널과 파일 용량

5.1

■ 디지털 사운드의 채널

디지털 사운드의 채널과 파일 용량

5.1

■ 디지털 사운드의 파일 용량

• 표본화 비율, 양자화 비트의 크기, 사운드 채널의 개수, 압축의 형태에 따라 결정됨

■ 초당 전송량과 파일 용량 계산

• 44.1KHz 표본화, 16비트 양자화, PCM 형태로 저장했을 때 초당 전송량(Bit/Second)

초당 전송량 = (44.100 × 16 × 2) / 8 =176.4KB

• 30초 동안 녹음했을 때 파일 용량

파일 용량 = (44,100 × 16 × 2 × 30) / 8 = 5,292KB

디지털 사운드의 파일 용량

5.2

파일 용량 = (표본화 비율 × 양자화 비트 크기 × 모드 × 재생 시간) / 8

* 모드(모노 = 1, 스테레오 = 2) 초당 전송량 = (표본화 비율 × 양자화 비트 크기 × 모드) / 8

* 모드(모노=1, 스테레오=2) 노 = 1, 스테레오 = 2)

■ 고품질 사운드(Sound Quality)

• 음원의 품질이 얼마나 좋은 것인가를 나타내는 용어

• 고품질 사운드는 표본화 비율, 양자화 비트 수, 사운드 채널의 수에 의해 결정됨

• 일반적인 잡음, 표본화 잡음, 양자화 잡음, 클리핑(Clipping), 지터 에러(Jitter Error) 같은 요소에 영향 을 받음

■ 일반적인 잡음

• 디지털 사운드로 변환하는 과정이나 사운드를 가공 · 처리하는 편집 과정에서 잡음이 발생할 수 있음

 녹음 시 마이크의 성능, 바람 소리 등

고품질 사운드

6.1

▶ 윈드 스크린

■ 표본화 잡음

• 부적절한 표본화에 의해서 발생하는 잡음

• 주파수 대역폭 밖의 아날로그 신호가 변조과정에 주파수 대역폭으로 들어와 잡음 성분으로 작용

• 표본화 잡음은 표본화 주파수에 중첩되어 출력할 때도 잡음으로 나타남

• 저역통과필터(LPF, low Pass Filter)를 사용하여 고주파 성분을 제거하고 저주파 성분만을 통과시켜 해 결

고품질 사운드

6.1

■ 양자화 잡음

• 아날로그 파형을 양자화 비트로 표현하는 과정에서 발생하는 수치의 오차를 의미

• 표본화 과정에서 근사치인 정수값으로 표현하면서 발생하는 값의 차이 때문에 잡음이 발생

• 양자화 비트의 크기를 증가시키면 잡음을 최소화할 수 있음

• 신호의 디지털 변형과정에서 미세한 잡음을 인위적으로 첨가해 양자화 잡음과 음의 왜곡을 감소시키는 방 법도 있음

고품질 사운드

6.1

■ 클리핑(Clipping)

• 아날로그 신호 파형의 상부나 하부를 일정 레벨로 잘라내어 파형이 변화되는 현상

• 원음의 진폭이 앰프가 수용할 수 있는 진폭보다 크거나 양자화하여 표현할 수 있는 진폭보다 큰 경우 발 생

• 정규화(Normalization) 방법을 사용하여 파형을 변화시키면 해결됨

고품질 사운드

6.1

■ 지터 에러(Jitter Error)

• 디지털 사운드를 전달하는 과정에서 전송된 펄스 신호의 시간적 위치가 변해서 발생하는 클럭 타이밍의 오차

• 기기 간의 저항이 일치되지 않아 발생하는 신호의 왜곡 현상

• 기기 간의 입출력 저항을 정확하게 일치시키고, 케이블의 길이를 짧게 하면 상당 부분 해결

고품질 사운드

6.1

■ 입체음향 기술의 개요

• 2개 이상의 스피커를 사용하여 원음의 음색, 방향, 거리까지 실제 상황처럼 느낄 수 있게 재생한 사운드

• 스테레오라는 용어로도 사용됨

• 일반적인 스테레오 사운드, 4채널 스테레오 사운드, 멀티채널 스테레오 사운드 등으로 분류됨

■ 국내 입체음향 동향

• 국내 영화관은 5.1 채널 방식 또는 7.1 채널 방식을 사용

• HD TV 에서도 5.1 채널을 사용하지만 자연 그대로의 소리를 전달하는 데에는 한계가 있음

• 2014년 2월 한국 전자통신연구원에서 개발한 UHD TV를 위한 10.2 채널 기술이 국제 표준으로 승인됨

• 32.2 채널을 지원하는 오디오 기술 개발

멀티채널 입체음향

7.1

■ 입체음향의 원리

• 양이 효과(녹음하려는 음원의 마이크 배치에 따라 음의 세기와 도달 시간의 차이가 발생)로 음원의 방향 을 식별

• 녹음된 음원을 전면에 배치한 2개의 스피커로 재생하면 음원의 위치가 식별되면서 입체감을 느낌

■ 입체음향의 방식

• 가장 많이 사용하는 방식은 5.1 채널

• 61. 채널, 7.1 채널, 11.1 채널 등과 같이 다양한 입체음향 기술들이 개발되고 있음

입체음향의 원리

7.2

▲ 5.1 채널과 7.1 채널 서라운드 오디오 시스템

■ 5.1 채널

• 5개의 방향성 스피커와 1개의 서브우퍼로 구성

• 귀 높이에 맞추어 중앙, 좌, 우에 3개의 전면 스피커를 설치하고 좌, 우 양쪽 벽면에 2개의 서라운드 스피 커 설치

• 전면 스피커는 중앙 스피커와 더불어 전체 시스템의 품질을 결정짓는 중요한 역할 담당

• 저음역 음향을 위해 서브우퍼 설치

■ 7.1 채널

• 7개의 방향성 스피커와 1개의 서브우퍼로 구성

• 극장용 시스템은 11 또는 14채널을 사용하여 넓은 영역을 담당하는 전면의 좌우에 2개의 와이드 서브우퍼 배치

입체음향의 원리

7.2

▶ 동영상 보기 : 4.1 채널, 우퍼 스피커 내장 셋톱박스

■ 10.2 채널

• 스피커를 인체를 기준으로 입체적으로 배치하여 3단계의 입체 음향을 제공

• 5.1채널의 수평적인 스피커 배치 형태에 추가로 측면 방향에 좌우로 2개, 머리 위 전면 방향에 좌우로 2 개 설치

• 머리 위 후면 방향에 1개 배치

• 바닥 좌우 위치에는 2개의 서브 우퍼 사용

■ 30.2 채널

• 30개로 세분화한 사운드 신호와 2개의 저음 전용 우퍼를 사용

입체음향의 원리

7.2

▶ 동영상 보기 : 30.2 채널 영화 음향기술

■ 모바일 서라운드 입체음향

• 음향기술 업체 DTS(Digital Theater Systems)사의 ‘헤드폰X’

 일반 헤드셋이나 이어폰에서 11.1 채널의 입체음향을 실현시키는 기술

 콘텐츠 제작사들은 사운드의 배포가 용이하고 소비자는 적은 비용으로 실감나는 오디오를 즐길 수 있음

모바일 서라운드 입체음향

7.3

▶ 동영상 보기 : 블루투스 이어폰·헤드셋, 이건 알고 사세요