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서라운드 오디오 칼럼 9. 서라운드 패닝 테크닉

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서라운드를 제작하는 방법은

먼저 이제껏 긴시간을 보내서 칼럼에서 설명한 마이크를 이용해, 애초의 공간의 음향 정보를 담아내고 다시 재생해내는 (re-create) 방법이 있습니다. 소위 멀티채널 마이크 기법들입니다.

비록 이런 마이크 기법들이 기본적인 것은 사실이지만,
현재의 많은 음악 그리고 음향 제작에 있어서
"마이크 기법"만으로 제작되어지는 경우는

클래식 음악 녹음등을 포함하더라도 극히 소수에 불과합니다.

특히 영화 및 영상을 포함하는 경우에는 사운드의 이미지가 임의의 공간적인 이미지와 일치하여야할 뿐만 아니라
필요에 의해서는 임의의 위치에 사운드 이미지를 배치하여야 하기 때문에 기존의 방법을 넘어서 공간을 컨트롤 하는 또 다른 방법이 필요합니다.

이를 위해서 전통적으로 사용되어온 두가지 컨트롤러가 있습니다.
1. 리버브
2. 팬

리버브는 공간의 크기자체를 컨트롤 혹은 변경하는 용도로 많이 사용하였습니다.
5.1 리버브에 대해서는 다음 기회에 써도록 하구요...

먼저 서라운드 패닝에 대해서 먼저 얘기를 나눠볼까 합니다.

서라운드 패닝에는 다음과 같은 종류가 있습니다.

1. 두채널간의 레벨관계에 의한 패닝 - Pairwise Constant Gain/Power Panning
2. 다채널간의 레벨관계에 의한 패닝 - Multichannel Gain Relation
3. 2번에서 발전한 벡터 레벨함에 의한 패닝 - Vector Based Amplitude Panning
4. 앰비소닉을 이용한 패닝
5. HRTF Head Related Transfer Function을 이용한 패닝

그럼 하나씩 알아가보도록 할까요?



[1] Pairwise Constant Gain/Power Panning

이 패닝 방법은 전통적으로 2채널 스테레오에 이용되는 방법으로 두개의 스피커를 각기 다른 출력으로 구동할 때 그에 따라 사운드 이미지의 위치가 두 스피커 사이에서 변화하는 현상을 이용하는 것입니다.

일반적으로 이렇게 만들어지는 사운드 이미지를 "팬텀" 이미지라고도 부르고 있습니다.

기본적으로는 다음과 같은 공식을 이용합니다.

........스피커 사이에 위치시키기 원하는 음원의 각도 (왼쪽 스피커로 부터)
p = ------------------------------------------------------------------------------------------- * 90
...........................두 스피커 사이의 각도


Sp1의 Gain = cos(p)
Sp2의 Gain = sin(p)

이렇게 했을 한쪽의 스피커가 줄어들때에 다른 한쪽이 증가하고 두 스피커의 중간위치에서
동일한 Gain값을 가지게 됩니다. 동시에 cos^2 + sin^2 = 1 인 법칙이 유지되기 때문에
어떠한 위치에서도 두 스피커가 만들어내는 파워의 합은 일정해지죠.

그래서 이러한 패닝 기법을 constant power panning이라고 부릅니다.

아래의 그림에 두 스피커의 각이 60도인 경우와 100도인 경우에 대한 Gain 곡선이 나와있습니다.


pairwisegain2.jpg


실제로는 이러한 cos 혹은 sin 관계로 인해 cos 패닝 법칙 혹은 tangent 패닝 법칙으로 불리우기도 합니다만
기본적으로는 같은 개념을 담고 있는것으로 이해하셔도 될 것입니다.

많은 레코딩 관련 책에서는 두 신호를 합칠 때 레벨이 -6dB = 파워가 -3dB되는 지점에서 센터 팬텀 이미지가 형성되게 하는 것으로 소개되고 있는데 이 역시 같은 내용을 다르게 설명한 것 뿐입니다.

이러한 constant power panning을 3채널 혹은 5채널로 연장할 때 두개씩의 짝에 대해서 이 법칙을 적용하는 것이

pairwise constant power panning입니다.


즉 L과 C로, C와 R로, R과 RS로, RS와 LS로 다시 LS와 L로 원하는 팬텀 소스를 만들게 하는 방법입니다.

아래의 그림에 이러한 pairwise constant방법의 각 채널의 gain이 나타나있습니다.

pairwisegain3.png



그림에 나타난 바와 같이 음원은 언제나 두개의 스피커만을 이용해 재현됩니다.

그런데 (이미 앞서 5.1의 문제점에 관한 칼럼에서 말씀드렸지만)
이러한 방법에 약간의 문제점이 있습니다.

전통적인 2채널 스테레오에서 이러한 방식이 잘 구동한 것에 반해서
측면에 있어서는 (L-LS & R-RS)
이런 방식으로 재생해낸 팬텀이미지가 그렇게 안정적이지 않은 것으로 나타났습니다.

그것은 바로
채널간의 레벨 차이가 (Interchannel Level Difference:ICLD)가 양귀의 레벨 차이로 (InterAural Level Difference:IALD)이어지지 않기 때문입니다.

정면의 경우는 ICLD와 IALD가 어느정도 일치되는데 반해서
측면의 경우는 그렇지 않은 것이었습니다.

그리고 설령 IALD를 컨트롤 한다고 하더라고 측면의 경우에는 이러한 레벨의 변화가
음원의 위치를 결정하는 결정적인 요소가 되지 못했습니다.

이러한 단점을 극복하기 위해서 두채널만이 아닌
다수의 채널을 이용한 패닝 방법들이 만들어지기 시작했습니다.

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