음향의 기초

라우드니스

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라우드니스(Loudness)는 사람이 청감상으로 인지하는 소리의 크기를 나타내는 개념이다. 실제 소리 크기를 나타내는 음압(dBSPL, Sound Pressure Level)과는 차이가 있을 수 있다. 라우드니스는 사람의 청감에 따라 다르게 느껴지며, 신호값이 크더라도 라우드니스가 작으면 소리는 작게 느껴질 수 있다.

PPM

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PPM은 신호의 피크 값을 측정하기 위한 미터이다. PPM은 Rms 미터에 비해 훨씬 짧은 감지 시간을 가지며 피크레벨을 표시한다. 그러나 PPM은 실제 신호 전압의 피크를 나타내지 않는다. 초기 장치는 10ms 인지 시간(Type II 미터)을 사용했으며, 나중에는 인지 시간을 4ms로 줄였다(Type I 미터). 이러한 짧은 인지 시간은 가장 빠른 순간적인 피크를 무시하기 위해 선택되었으며, 결과적으로 이러한 PPM은 종종 ‘Quasi PPM’로 불리며 실제 PPM과 구별된다.

VU meter

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VU는 “Volume Unit”의 약자로, VU meter는 오디오 시스템에서 레벨 모니터링과 믹싱 작업을 위해 널리 사용 되는 아날로그 오디오 레벨 미터이다.ANSI(미국 국립 표준 협회, American National Standards Institute)에서는 VU 미터를 표준 측정 미터로 제정하였다. VU 미터는 사람의 듣는 감각과 유사한 음압 변화 속도를 가지도록 설계되었다. 이를 위해 VU 미터의 바늘은 300ms 동안의 평균값을 RMS로 표시한다.

레퍼런스 레벨

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오디오 시스템에서 레퍼런스 레벨은 일반적으로 국제 표준에 따라 정의된 기준 신호 레벨을 말한다. 이는 다른 오디오 장비 및 시스템 간의 호환성을 유지하고, 오디오 처리에서 헤드룸 확보와 왜곡을 방지하기 위함이다.

노미널 레벨( 적정 운용 레벨 )

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노미널 레벨은 음향 시스템이나 장비에서 사용되는 신호의 적정 운용 레벨을 나타낸다. 이는 해당 신호가 어떤 레벨에서 정상적으로 운용되거나 처리되어야 하는지를 나타내는 값이다. 노미널 레벨은 Noise Floor, Dynamic range, Clipping등 여러 요인을 고려하여 가장 정상적인 운용레벨이며, 서로 다른 기기 및 컴포넌트 간의 호환성을 유지하고 일관성을 확보하기 위해 중요한 개념이다.

헤드룸

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헤드룸(Headroom)은 음향 기기나 시스템에서 사용되는 개념으로, 적정 운용 레벨(Nominal Level)과 최대 레벨(Maximum Level) 사이의 여유 공간을 말한다. 이 여유 공간은 신호의 다이나믹 레인지를 보존하고, 왜곡이나 클리핑을 방지하는 역할을 한다.

크레스트 팩터와 PAPR에 대해서

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크레스트 팩터는 Peak를 RMS값으로 나눈 비율로 계산된다. 반면에, 최대-평균 전력비(PAPR, Peak-to-Average Power Ratio)는 Peak를 제곱한 값(최대 전력)을 RMS 값의 제곱(평균 전력)으로 나눈 것이다. 즉, PAPR은 크레스트 팩터의 제곱값이다. 그러나 실무에서는 보다 쉽게 이해하고 사용하기 위해 피크와 RMS 값의 차이를 크레스트 팩터로 설명하는 경우가 있을 수 있다.

양자화 오차와 디더링에 대해서

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양자화 오차는 디지털 시스템에서 아날로그 신호를 디지털로 변환할 때 발생하는 오차이다. 아날로그 신호는 연속적인 값을 가지지만, 디지털 시스템에서는 이를 일정한 간격으로 샘플링하여 근사화한다. 이 과정에서 아날로그 신호의 연속성을 잃고 이산화된 값을 가지게 된다.디더링은 양자화 오차를 분산시켜서 효과적으로 감소시키는 방법이다. 작은 무작위 잡음 신호인 디더 신호를 원래 신호에 추가하여 신호의 세부 사항을 보존하고, 양자화 오차가 인간의 청각이나 시각에 덜 인식되도록 한다.

dBTP/ 트루피크

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디지털 오디오에서는 샘플 데이터가 Peak 값 이하일지라도 실제 아날로그 파형으로 재생될 때는 Peak 값을 초과할 수 있다. 이는 디지털 신호의 양자화 단계와 D/A 컨버터의 동작 특성에 기인한 것이다. 따라서, 샘플 데이터의 Peak 값을 기반으로 실제 아날로그 파형으로 변환될 때의 최대 진폭을 유추하기 위해 트루피크값을 사용한다.