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입체음향(立體音響, Surround Sound)은 음원이 존재하는 공간에 위치하지 않은 청취자에게 음향의 방향성을 제공하는 모든 기술적, 실제적 방법 등을 일컫는다.

목차

1 역사

1.1 입체음향의 출현부터 아날로그 입체음향의 대두
1.2 CD의 출현과 아날로그 입체음향의 마지막
1.3 돌비 디지털의 출현, 디지털 포맷과 5.1채널의 등장
1.4 더 높게! 더 많이!

1.4.1 7.1채널의 도입
1.4.2 무손실 압축의 등장
1.4.3 3차원 음향의 대두

1.5 음원을 영화관으로 가져오다

2 형식

2.1 채널 구성에 따른 형식
2.2 구현 방법에 따른 형식

2.2.1 채널 기반 구현
2.2.2 객체 기반 구현

3 기타
4 참고문헌

4.1 각주

1 역사[편집] 1.1 입체음향의 출현부터 아날로그 입체음향의 대두[편집] 입체음향의 발전은 영화의 발전과 그 궤를 같이한다. 영화가 출연한 이후, 무성영화 시대를 거쳐 1채널(모노) 음향을 시청자에게 제공해 왔다. 이 시절 영화음향은 다수의 마이크로 녹음한 트랙을 1개의 트랙으로 다운믹스하는 방식으로 구성되었는데, 이때의 영화음향은 음원의 방향성은 고려하지 않은 형태를 취했다.
그러나 1940년 11월 13일에 공개된 디즈니의 영화 《판타지아》는 이때까지의 형식을 깨고 프론트 3채널 구성의 스테레오 음향[1]을 채용함으로써 입체음향의 시작을 열었다. 이후 다수의 영화가 스테레오 음향을 채용함으로써 입체음향을 채용하는 것은 일반적인 추세가 됨과 동시에 1957년에 출현한 2채널 스테레오 LP 레코드로 인해 이는 음악 산업까지 확장되었다. 1953년에 공개된 워너브라더즈의 영화 살의 밀랍인형관은 프론트 3채널 외에 서라운드 채널을 추가한 4채널 구성[2]을 채용하여 본격적인 입체음향의 형식을 구축하였다.
1960년대부터 새로운 입체음향의 구현 방식으로서 4채널 스테레오(쿼드러포닉)가 출현하였고, 이는 여러 가지 형식으로 분화하였다. 전면에 4개의 스피커를 배치하는 4-0 쿼드러포닉부터 정사각형 모양으로 스피커를 배치하는 2-2 쿼드러포닉, LRCS 구성으로 이루어진 3-1 쿼드러포닉 시스템 등이 경쟁하였다. 그러나 이러한 쿼드러포닉 시스템은 각각의 시스템에 맞게 제작된 음원을 필요로 했고, 무엇보다도 당시 대중적으로 사용되던 LP 레코드로 대표되는 2채널 음원을 서라운드 환경에서 재생하지 못함으로서 대중화에 문제가 있었다. 하지만 매트릭스 방식의 출현으로[3] 2채널 음원에 대응함으로서 당시 라디오 방송에 일부 채용되는 등 사용되었으나 회사마다 매트릭스 인코딩 방식이 다른 점, 표준화의 실패 등으로 시장에서 도태되었다.
이 시기 돌비 연구소는 돌비 A 타입 노이즈 감소 기술을 영화음향에 응용하는 ‘돌비 스테레오’ 포맷을 발표하였고 이는 다이나믹 레인지와 SNR을 극적으로 끌어올려 순식간에 시장을 장악하였다. 단, 이는 서라운드 채널과 센터 채널을 지원하지 않는 순수 2채널 스테레오 방식이었기 때문에 입체음향 효과는 덜했고, 이는 센터 채널과 서라운드 채널을 추가한 ‘돌비 스테레오 서라운드’ 포맷의 출현을 야기했다. 그리고 돌비 스테레오 서라운드를 채용한 스타워즈가 발표, 그 후 아카데미상 베스트 사운드 부문을 수상함으로서 돌비 스테레오 서라운드 형식은 일반화되었다.

1.2 CD의 출현과 아날로그 입체음향의 마지막[편집] 돌비 스테레오로 대표되는 아날로그 입체음향 포맷의 성공 이후, 1983년 CD의 출현으로 영화음향 시장에 새로운 자극이 가해졌다. CD는 지금껏 볼 수 없었던 우수한 DR과 SNR을 가지고 있었으며, 무엇보다도 디지털 형식이라 음원의 열화가 적은 혁신적인 포맷이었다. 이에 자극받은 영화산업계는 두 가지 방향성을 논의하게 되었다.

1.기존의 아날로그 포맷을 발전시켜 고음질화하느냐
2.디지털 방식으로 이행하여 고음질화하느냐
돌비 연구소는 검증된 기존의 아날로그 포맷을 발전시키는 일환으로 돌비 SR(Dolby Spectral Recording)을 발표했다. 돌비 SR은 처리가 필요한 부분에 처리능력을 집중시켜 잡음 감소와 고음질화를 실현하는 방식으로 이는 아날로그 컴퓨터라고 부를 수 있을 정도로 정교한 처리과정을 통해 신호의 스펙트럼을 분석하고 처리하는 대규모의 회로를 사용함으로서 가능하였다. 돌비 SR에 의한 고음질화는 실로 대단한 수준으로, 잡음레벨[4]이 극장의 암소음 수준까지 감소하였고, 최대 110db에 이르는 광대한 DR를 이룩하였다.
이와 더불어 루카스 필름 등의 영화 제작자들도 고음질화에 몰두하여 영화 제작단계의 설비 대부분을 돌비 SR로 교체하였다. 제작과정 중 저품질의 처리과정이 개입되면 전체적인 품질이 감소하므로, 영화 촬영과 더빙, 삽입곡 제작 등 여러 분야에서의 돌비 SR의 채용은 영화음향의 전체적 품질을 밑에서 끌어올리는 데에 기여하였다.
이 시기의 유명한 작품으로는 돌비 SR을 채용한 《이너 스페이스》, 《로보캅》 등이 있다.

1.3 돌비 디지털의 출현, 디지털 포맷과 5.1채널의 등장[편집]
돌비 SR 등의 개선된 아날로그 포맷에도 불구하고, 아날로그 형식의 근본적인 한계로 인해[5] 디지털 기반 포맷의 필요성이 점점 대두되었다.
제일 처음 상용화된 디지털 포맷은 1987년부터 ORC와 코닥에 의해 개발이 시작된 CDS[6]이다. CDS는 기존의 아날로그 포맷과 같이 70mm 필름의 음성 트랙을 사용하였으며 16비트 PCM 형식으로 6채널[7] 구성을 채용하였다. 하지만 당시의 영화관 설비로는 6채널의 무압축 PCM 데이터를 정밀하게 재생할 수 없었고, 이에 따른 트러블이 발생하면 상영이 중단되는 문제 등으로 인해 영화관에서는 다시 아날로그 포맷을 사용하는 현상이 빈번하게 일어났다. 결국 CDS는 큰 효과를 거두지 못하고 사장되었다. CDS 포맷으로 제작된 영화는 딕 트레이시 등이 있다.
1992년 개봉된 배트맨 리턴즈와 함께 등장한 돌비 디지털은 이러한 문제를 해결하기 위해 여러 기술적인 조치를 행했다. 우선 재생 중간에 트러블이 발생하면 재생이 중단되는 문제에 대한 해결책으로 기존에 검증된 돌비 SR 형식 필름을 기반으로 이를 개량하는 방법을 채택하였다.

기존의 필름 형식에서는 스프로켓 구멍[8]을 사용하지 않았으나, 돌비 디지털 형식에서는 이 위치에 사운드 트랙을 배치하였다. 영화의 상영 시에는 기본적으로 돌비 디지털을 사용하나, 재생 중 트러블이 발생하면 백업으로 돌비 SR방식을 대신 사용하는 방식으로, CDS가 가진 근본적인 문제를 해결하였다.
돌비 디지털은 CDS와 같이 6채널[9]을 채용하였다. 돌비 스테레오(및 그를 기반으로 한 돌비 SR)이 매트릭스 방식을 사용하는 것과는 달리 6채널 형식은 채널 분리도, DR, 표현력 등에서 현저한 개선을 이끌어내었다. 그러나, CDS와는 달리 돌비 디지털은 무압축 PCM을 사용하지 않았다. 돌비 디지털은 AC-3이라는 포맷을 사용하였다. AC-3포맷은 MP3과 비슷한 손실 압축 포맷으로서 기존의 CDS 포맷이 수 Mbps를 요구한 것과는 다르게 전채널에서 320kbps 를 사용하는 혁신적인 압축 기술이었으며, 이는 재생 시 트러블의 발생 등을 획기적으로 낮춰주었다.
돌비 디지털 방식은 성공적으로 시장에 진입했고, 《드라큘라》, 《원령공주》, 《귀를 귀울이면》 등의 수많은 영화에 채택되어 널리 사용되었다. 또한 영화 제작에만 그치지 않고 384kbps를 사용하는 가정용 포맷이 1995년에 도입되어 DVD나 HDTV 등의 기본 사운드 포맷으로 채택되어 2010년대까지 사용되고 있다.
그러나 디지털 기반 포맷을 개발한 것은 돌비 연구소 뿐만이 아니었다. 1993년 개봉한 《쥬라기 공원》은 돌비 디지털 대신에 DTS를[10] 채용하였다. 필름 기반이었던 돌비 디지털과 달리 DTS는 CD에 음성 데이터를 저장하는 방식을 사용하였다. DTS를 사용한 영화의 필름에는 동기화를 위한 신호가 탑재되고, 별도의 재생장치를 사용해서 영상과 동기화한 음성을 재생하는 것이다. DTS에는 2채널 형식과 6채널 형식을 사용할 수 있었는데, 이것은 각각 DTS-2, DTS-6이라고 불렸다. 영화의 길이가 보통 120분이 넘어가는 만큼, CD 한 장에 무압축 데이터를 저장할 수 없었고,[11] DTS사는 apt-x를 사용하였다. 그러나 apt-x를 사용해도 6채널 사운드를 CD 1장에 실을 수 없었고, 따라서 DTS-6 형식은 CD 2장을 동시에 재생한다. 또한 서브우퍼 채널은 독립적으로 저장되지 않고 서라운드 채널에 함께 저장된 후 재생 시 분리되는 형식을 취했다. 그러나 영화 필름에 사운드를 수록하지 않고 별도의 매체를 이용한 것 때문에 자주 영사사고가 벌어졌고, 이는 DTS가 돌비 디지털을 능가하지 못하는 결과를 낳았다.
DTS와 비슷한 시기에 나온 포맷이 또 있는데, 소니가 개발한 SDDS[12]이다. SDDS는 1993년 《라스트 액션 히어로》로 대중에 알려졌고, SDDS가 개발되었을 당시 소니는 컬럼비아 픽쳐스를 소유하고 있었기에, 컬럼비아 픽쳐스에서 나온 다수의 영화들이 SDDS를 채용하였다. 대표작으로는 《다이하드 3》와 《시크릿 서비스》 등의 영화가 있다.
SDDS는 기존의 6채널 구성과는 사뭇 다른 8채널 구성을 취했다. 현대의 8채널 구성과 달리 프론트 5채널, 서라운드 2채널, 서브우퍼 1채널로 이루어진 특이한 구성을 하였고, 돌비 디지털과 같이 필름의 여유공간에 사운드 트랙을 탑재하였다.

SDDS의 스피커 배치 구도이다.
이외에 SDDS는 좌측과 우측 중 한쪽 채널이 완전히 유실되어도 다른 채널에 기록된 백업 데이터로 인해 큰 영사사고 없이 재생할 수 있는 장점이 있으나, 돌비 디지털 포맷과의 경쟁에는 한계가 있었고, 소니가 콜롬비아 픽쳐스를 매각하는 등의 여러 사건이 겹친 후 자연스럽게 사장되었다.

1.4 더 높게! 더 많이![편집] 1.4.1 7.1채널의 도입[편집] 기존의 5.1채널 환경에서는 시청자의 정확히 왼쪽이나 오른쪽에 있는 음상은 프론트와 리어를 사용한 팬텀 음장으로밖에 표현할 수 없었기 때문에 명료도의 한계과 공간적인 문제가 발생했다. 따라서 이전의 리어 스피커를 서라운드 스피커로 취급하고, 리어 스피커를 새로 붙인 형태의 7.1채널을 새로 만들게 되었다.

7.1채널이 출현한 후의 5.1채널의 대략적인 구조

7.1채널 포맷

PC에서는 5.1채널이나 7.1채널이나 채널 2개만 늘어나면 되는 문제이고, 사운드야 게임 엔진에서 실시간으로 생성하기 때문에 문제가 없었다. 하지만 영화에서는 이야기가 다른데, 돌비 디지털과 DTS는 모두 최대 5.1채널까지만 지원한다는 문제가 있었다. 그래서 돌비 사는 2004년에 기존의 돌비 디지털(AC-3)을 확장한 돌비 디지털 플러스를 내놓았다. 돌비 디지털 플러스는 AC-3 코덱의 발전형이라는 의미의 E-AC3이라는 코덱을 사용하였으며 최대 15.1채널까지 지원한다. 하지만 이 포맷은 S/PDIF 규격으로 전송할 수 있는 데이터 한계보다 큰 용량이었고, 이를 디코딩한다고 해도 8채널의 PCM 신호를 디지털로 전송할 만한 규격이 없다는 문제가 있었다. 그렇기 때문에 재생 기기에서 디코더와 DAC를 내장하여 아날로그 형태의 신호를 내보내거나, 전혀 다른 방법을 동원해야 한다는 것이다. 초창기에는 신호 자체는 5.1채널로 보내되 리시버에서 이를 이용해서 추가적인 채널을 생성하는 방식을 주로 사용하였다. 이때 사용된 포맷이 돌비 사는 Dolby digital EX부터 Dolby Pro Logic 2 등이었고 DTS 사는 DTS-ES였다. 이런 포맷들은 전적으로 리시버에서 매트릭스 디코딩을 하여 채널을 생성하기 때문에 명료도와 입체감이 떨어지는 문제가 발생하였다. 하지만 다채널의 신호를 전송할 방법이 없었기 때문에 택했던 고육지책이었던 것이다.

1.4.2 무손실 압축의 등장[편집] 이전의 포맷들은 모두 비트레이트와 압축률의 차이가 있음에도 불구하고 손실 압축이라는 결정적인 한계가 존재했기 때문에 기술의 발전에 따라서 좀 더 고음질을 요구하는 사용자의 수요에 반응할 필요가 있었다. 그리고 최대 8채널의 무손실 PCM을 전송할 수 있는 HDMI가 발표됨으로서 가정에서 다채널을 좀 더 쉽게 사용할 수 있는 환경이 만들어졌다. 그래서 돌비나 DTS사 등 기존의 음향 업체는 이런 높은 대역폭을 활용하는 코덱을 개발하여 새로운 시장에 대응하게 되었다. 이렇게 개발된 Dolby TrueHD와 DTS-HD Master Audio는 기본적으로 무손실 압축을 채용하였고 24비트 192Khz의 데이터를 담을 수 있었다.
여기서 Dolby TrueHD는 하위 호환성을 포기하고 MLP라는 압축 방식에 메타데이터를 씌우는 방식으로 구현하였으나 DTS-HD Master Audio는 기존의 DTS 포맷을 코어 트랙으로 사용하고 다른 트랙에 원본 신호와 이 신호와의 차이를 기록하는 방식으로 구현한 차이점이 있다. 그렇기 때문에 DTS-HD Master Audio는 이를 지원하지 않는 기기로 전송할 경우[13] 코어 트랙인 DTS로 전송되기 때문에 하위 호환성을 보장하였으나, Dolby TrueHD는 그렇지 못하다. 돌비 사는 이런 문제점을 해결하기 위해서 영화 제작사에게 Dolby TrueHD로 제작된 영화의 경우에는 Dolby Digital을 같이 수록하게 의무화함으로서 이런 문제를 회피하였다. DVD와 블루레이 플레이어 규격 상 모든 블루레이 플레이어는 PCM, Dolby Digital, DTS 3개 포맷을 재생할 수 있어야 하였기 때문에 포맷이 변경되었다고 해서 영화를 재생하지 못하는 일은 일어나지 않았다.
이전에는 Dolby Digital Plus와 같이 HDMI를 사용할지라도 PCM으로 디코딩해서 전송해야 하였으나 2006년에 발표된 HDMI 1.3 버전에서부터 이들 포맷에 대한 비트스트림 전송이 가능해졌고 이를 디코딩할 수 있는 리시버가 발매됨으로서 대중화되었다. 따라서 이전에는 플레이어에서 디코딩해서 리시버로 보내던 구조가 플레이어는 리시버로 비트스트리밍을 한 다음 리시버가 음향 환경에 맞게 적절하게 디코딩 후 재생하는 방식으로 변한 것.

1.4.3 3차원 음향의 대두[편집] 지금까지의 포맷은 모두 2차원 평면 상에서의 입체음향을 구현한 것이었으나, 업계에서는 높이 채널을 추가해서 3차원 음향을 구현하는 기술을 내어놓았다. 보통 프론트 하이트 2채널을 추가해서 5.1.2 구성으로 만들거나 서라운드 하이트 채널까지 추가해서 5.1.4 구성으로 만드는 게 일반적이었다. 하지만 이런 입체음향 형식은 대응하는 영화가 없었기 때문에 리시버 쪽에서 대응을 해 주어야 했고 돌비 사의 Dolby Pro Logic IIz나 DTS 사의 DTS Neo:X와 같은 매트릭스 디코더를 사용해서 가상으로 채널을 구현할 수밖에 없었다. 가상 음장의 한계로 명확한 음상을 만들 순 없었지만 3차원 음장이란 개념을 도입하는 중요한 역할을 하였다.

1.5 음원을 영화관으로 가져오다[편집] 3차원 음향의 도입과 동시에 영상음향 업계에서는 한 가지 고민이 생겼는데, 게임에서의 음향과 영화음향에서의 차이이다. 게임에서는 모든 음향 신호가 라이브로 생성되고, 사용자의 설정이나 상황이 실시간으로 반영되는데, 영화에서의 음향은 사전에 엔지니어가 설정한 대로 트랙이 만들어지고, 이 신호를 사용자 선에서 가공하기는 해도 완벽하게 적용하지는 못한다는 것이다. 예를 들어서 게임에서는 헤드폰으로 들을 때나 전통적인 5.1채널 시스템에서 들을 때 소리를 다르게 만들 수 있지만, 영화에서는 업믹스나 다운믹스와 같은 방법을 통하지 않고서는 대응하게 만들 수 없는 것이다. 그리고 규격에 맞춘 스피커 배치가 아닌 경우에는 음장이 망가지는 상황이 생기게 된다.
이 문제는 극장에서 더 크게 드러난다. 천장 스피커까지 포함해서 다양한 구성을 적용한 극장이 있는데, 극장에 있는 사운드 엔지니어가 신호를 극장에 맞게 만질 수는 있지만 궁극적으로 이를 표준화할 수는 없는가의 문제이다. 그래서 기존의 ‘채널 기반 음향’이 아닌 게임이 소리를 처리하는 방식을 채용하여 ‘객체 기반 음향’으로 지향점이 바뀌게 되었다.
객체 기반 음향에서는 최종 신호가 맨 마지막에 생성된다. 쉽게 설명하면 객체 기반 음향 포맷은 이런 좌표에서 저런 소리가 난다는 데이터의 집합체이다. 그리고 이것을 디코더에서 사용자의 환경에 맞게 디코딩하는 식이다. 예를 들면 사용자가 2채널 스피커만 사용한다면 2채널 스피커에 맞게 신호를 생성하게 된다. 그렇기 때문에 기존의 다운믹스/업믹스보다 채널 조정에 자유로워진다.
하지만 이런 포맷은 궁극적으로 디코딩의 방법론 자체를 바꾸는 것이기 때문에 기존의 오디오는 호환되지 않는다. 그래서 돌비 사와 DTS 사 양측 모두 코어 트랙에 메타데이터를 입히는 방식으로 구현했는데, 예를 들어서 돌비 사의 객체 음향 포맷인 Dolby Atmos는 PCM, Dolby Digital Plus, Dolby TrueHD 3가지 포맷 위에 메타데이터가 입혀져서 구현된다. 반면에 DTS 사의 객체 음향 포맷인 DTS X는 DTS-HD Master Audio 상에서 구현된다. 따라서 객체 음향을 재생할 수 없는 기기의 경우에는 다른 포맷으로 폴백되어서 재생된다.
위의 객체 음향 포맷은 3차원 음향 개념이 나온 다음에 등장하였기 때문에 기본적으로 3차원 음향을 지원한다. 애초에 음원 자체에 3차원 정보가 들어가 있기 때문에 기존의 매트릭스 디코딩과 달리 3차원 채널을 적극적으로 활용할 수 있기 때문에 3차원 음향이 소비자에게 일반적으로 도입되는 데에 큰 영향을 주었다.
또한 Dolby Atmos의 경우에는 코어 트랙이 다양하기 때문에 용도에 따라 코어 트랙을 나눠서 적용하는데, 기본형인 Dolby TrueHD기반 포맷은 용량 여유가 많은 블루레이에 적용하여 고품질의 무손실 음원을 제공하고 용량이 작은 Dolby Digital Plus 기반 포맷은 넷플릭스 등 OTT 서비스에 최적화하였다. 그리고 MAT를 사용하여 PCM 기반의 포맷은 PC나 Xbox One 등 실시간으로 데이터가 생성되는 게이밍이나 PC 환경에 적합하게 설계하였다.
물론 대부분의 영상이나 게임은 채널 기반 포맷으로 만들어졌기 때문에 이에 대한 대응도 내놓았는데, 각 채널을 객체로 변환하여 객체 기반으로 재생하게 하는 Dolby Surround Upmix나 DTS Neural:X 같은 음장효과 기술이 나왔다. 이런 기술을 사용하면 임의의 채널을 가진 오디오 신호를 객체로 변환하여 재생하기 때문에 3차원 음향 대응도 손쉽게 할 수 있다.
2010년대 이후 오디오 환경에 빠질 수 없는 헤드폰 환경에 대해서도 대응하는데, 객체 기반 오디오의 특성을 살려 Dolby Atmos for Headphone이나 DTS Headphone X 같은 기술은 헤드폰 속에서도 입체음향을 구현하는 주요 방법이 되었다.

2 형식[편집] 2.1 채널 구성에 따른 형식[편집] 채널별로 입체음향을 구성하는 방식에 차이가 있다. 크게 2가지 척도로 비교되는데, 첫번쨰는 얼마나 많은 수의 스피커를 배치할 것인가이고, 두번째는 어떻게 스피커를 배치할 것인가이다. 그래서 사용된 채널 수와 배치 방식으로 시스템을 구별하게 된다.

2채널 시스템 (스테레오)
2개의 스피커 또는 헤드폰을 좌우로 배치하여 입체음향을 구성하는 방식이다. 보통의 음악의 경우에는 2채널 환경에서 입체음향을 구현하는 것을 전제로 제작되고, 모노 신호를 확장하여 2채널에서 재생하거나[14] 다채널의 음원을 2채널 환경에서 재생하기 위한 방식[15] 등이 있다.
3채널 시스템
3개의 스피커를 활용하여 입체음향을 구성하는 방식이다. 보통은 좌, 우, 센터의 3개 채널로 구성되는 방식이 일반적이나[16] 초창기에는 좌, 우, 모노 리어의 3채널로 구성되는 경우가 있었다. 많은 AV 리시버들이 서라운드 스피커를 배치하지 않은 경우 좌, 우, 센터를 활용해서 가상 서라운드를 사용하는 방식으로 구현한다.
4채널 시스템 (쿼드러포닉)
4개의 스피커를 활용하여 입체음향을 구현한다. 좌, 우, 센터, 모노 리어로 구현하는 방식과, 좌, 우, 리어 레프트, 리어 라이트로 구현하는 방식이 공존한다. 보통 3-1방식이나 2-2 방식 등으로 부르게 된다.
5.1 채널 시스템
5개의 스피커와 1개의 서브우퍼를 사용하여 입체음향을 구현한다. 크게 돌비 방식과 THX 방식으로 나뉘는데, 좌, 우, 센터, 서브우퍼까지의 배치는 같으나 돌비 방식은 청취자의 후방에 서라운드 스피커를 배치하는 반면, THX 방식은 청취자의 측면 120도 방향에 서라운드 스피커를 배치하는 방식이다. 7.1채널 등이 등장한 현대는 THX 방식이 일반적으로 채용되고 있다.
6.1 채널 시스템
Dolby Digital EX와 같은 포맷으로 구현되는 방식으로서 크게는 5.1채널 방식과 같으나 후방에 센터 스피커가 추가된 방식이다.
7.1 채널 시스템
기본적으로 5.1채널에서 리어 서라운드를 확장한 방식으로서 프론트 레프트, 라이트, 센터, 사이드 레프트, 라이트, 리어 라이트, 레프트로 나뉜다.
이하는 높이를 담당하는 스피커가 추가된 방식이다.

3.1.2 채널 시스템
레프트, 라이트, 센터, 레프트 하이트, 라이트 하이트로 구성된 시스템으로서 주로 사운드바에서 사용된다.
5.1.2 채널 시스템
5.1 채널에서 하이트 또는 오버헤드로 구성된 2개 채널이 추가된 형식이다. 이때 오버헤드로 구성된 경우 청취자의 바로 위에 설치하는 경우가 많다.
5.1.4 채널 시스템
5.1 채널에서 하이트 또는 오버헤드로 구성된 4개 채널이 추가된 형식이다.
7.1.2, 7.1.4, 7.1.6 등 시스템
7.1 채널 시스템에서 하이트 또는 오버헤드 채널을 확장한 형태이다.
9.1채널을 초과하는 시스템은 컨슈머 시장에서 잘 사용되지 않는다.

2.2 구현 방법에 따른 형식[편집] 2.2.1 채널 기반 구현[편집] 크게 물리적 채널을 사용하는 방식과 가상 채널을 사용하는 방식으로 나뉜다. 물리적 채널을 사용하는 방식의 경우에는 사용하는 채널의 수만큼의 스피커가 필요하다.
반드시 둘 중 한 가지 방식만 사용하는 것이 아니라 두 가지 방식을 서로 결합하는 방식으로 사용 가능하다. 예를 들면 2채널 신호를 5.1 채널로 확장한 다음 2채널 가상 서라운드로 적용하는 식 등이다.
물리적 채널을 사용하는 방식은 크게 디스크리트 방식과 매트릭스 방식으로 나뉜다. 디스크리트 방식은 사용되는 채널에 대해서 일대일 매칭으로 신호를 전달하는 방식이다. 예를 들면 DVD에 담긴 Dolby Digital 방식의 오디오 트랙이라면 5.1채널의 각각 채널에 대한 정보가 사전에 담겨 있고 이를 전달하여 재생하는 방식이다. 이와는 다르게 매트릭스 방식은 적은 수의 채널으로부터 다른 채널의 정보를 생성하는 방식이다. 예를 들면 2채널 신호를 확장하여 5.1채널을 생성하는 방식이다. 사용하는 알고리즘에 따라서 품질이 천차만별이다. 보통 돌비 프로로직이나 DTS Neo:6 등의 기술은 매트릭스 방식으로 상위 채널을 생성하는 방식이다.
가상 채널을 사용하는 방식은 적용할 타겟에 따라 다양하다. 헤드폰을 대상으로 만드는 방식이 있고, 스피커를 대상으로 만드는 방식이 있다. 주로 좀 더 많은 수의 채널을 적은 수의 채널에서 재생할 때 사용된다. 가장 간단한 방식으로는 다운믹스 방식으로서 일정 비율대로 신호를 혼합하여서 다른 채널의 소리라도 들리지 않는 현상을 막기 위해서 사용된다. 보다 복잡한 방식으로는 HRTF를[17] 사용해서 청취자의 귀에 가상의 스피커를 생성하는 방식이다.

2.2.2 객체 기반 구현[편집] 채널별로 소리를 생성하지 않고 객체를 먼저 구현한 다음 이를 디코더에서 사용자의 채널에 맞추서 채널의 신호를 생성하는 방식이다. 하지만 게임에서와 같이 완벽한 객체 구현은 아니고, 채널별 신호에 객체 메타데이터를 겹쳐 쓰는 방식으로 구현된다. 크게는 Dolby ATMOS와 DTS X의 큰 두 가지 방식이 주로 컨슈머 시장에서 사용된다.
반면에 매트릭스 방식과 같이 객체 기반으로 채널을 확장하는 기술도 존재하는데, Dolby사의 돌비 서라운드 업믹스와 DTS 사의 DTS 뉴럴 X 두 가지 방식이 주로 사용된다.

3 기타[편집] 4 참고문헌[편집] 다카하시 유키오. 음악에서의 서라운드 역사
Fushiki Masaaki. 영화음향의 역사
4.1 각주

↑ LRC 구성, 좌측 스피커, 우측 스피커, 센터 스피커로 구성됨.

↑ LRCS 구성, 좌측 스피커, 우측 스피커, 센터 스피커, 서라운드 스피커로 구성됨.

↑ 매트릭스 방식은 하단에 따로 서술한다.

↑ 노이즈 플로어

↑ 시간이 지날 수록 필름이 열화되어 음질의 저하가 발생함

↑ Cinema Digital Sound

↑ 5.1채널

↑ 필름의 각 장면 사이에 배치된 구멍

↑ 5.1채널 형식

↑ Digital Theater System

↑ CD는 74분가량의 무압축 2채널 데이터를 저장할 수 있다.

↑ Sony Dynamic Digital Sound

↑ 특히 S/PDIF로 전송할 경우

↑ 신서틱 스테레오

↑ 다운믹스 또는 2채널 가상 서라운드

↑ 사운드바에서 많이 채용되고 있음

↑ 머리전달함수, 들어오는 소리 신호가 머리와 귀를 거쳐서 어떻게 변하는지를 정의한 함수이다.

리브레 위키,입체음향
Table of Contents:

11 입체음향의 출현부터 아날로그 입체음향의 대두[편집]

12 CD의 출현과 아날로그 입체음향의 마지막[편집]

13 돌비 디지털의 출현 디지털 포맷과 51채널의 등장[편집]

14 더 높게! 더 많이![편집]

15 음원을 영화관으로 가져오다[편집]

21 채널 구성에 따른 형식[편집]

22 구현 방법에 따른 형식[편집]

41 각주

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Table of Contents:

중앙일보

1 여객선

2 서승만

3 라온고

4 복어독 살인미수

5 이준석

6 민희진

7 김성태

8 한강 사진

9 콜 미 바이 유어 네임

10 김건희 논문

김건희 때린 ‘국민대 저승사자’…개그맨 서승만이었다 무슨일

승려들 강남 한복판 집단폭행…오물 붓고 머리 찍어내렸다

여친과 싸우다 150만원 명품백에 오줌싼 ‘찌질남’의 최후

사람 죽는데 철없다아직 중학생…논쟁 부른 정동원 사진

정유라 내 생활비 1억이라 떠들더니…배신자 이준석 쉴곳 없다

입체 음향 기술 동향

입체 음향 기술 동향

김원겸*

컴퓨터 성능의 비약적인 발전으로 전문음향 시스템이나 혹은 고성능의 DSP에서만 가능했던 입체음향 생성 기술이 컴퓨터내의 사운드카드와 소프트웨어만으로도 가능하게 되었고 홈씨어터 시스템과 컴퓨터와 같이 일반 가정에까지 빠르게 보급되고 있다. 입체음향 기술은 2채널 혹은 다채널 스피커를 이용하여 현장감 있는 사운드를 재생하는 기술의 총칭으로 음상정위기술, 음장제어기술, 효과음생성기술, 스피커 환경을 위한 간섭제거기술, 헤드폰환경에서의 외재화기술, 또한 2채널 스피커 환경에서 4채널이나 5.1채널의 음향효과를 낼 수 있는 가상서라운드기술 등으로 분류할 수 있다. 본 고에서는 현재 개발되어 상용화 되고 있는 국내외의 입체음향기술에 대해 고찰한다. ▧

I. 서 론

최근 멀티미디어 기술의 발전에 따라 컴퓨터를 이용한 영상과 음향에 대한 기술 또한 비약적인 발전이 이루어지고 있다. 특히 영상분야에 있어서는 화려한 색상과 넓은 화면, 여기에 3D 영상까지 많은 기술적 진보가 이루어지고 있다. 이에 따라서 음향 분야에서도 좀 더 현실감 있는 사운드를 만들기 위하여 많은 노력이 있어 왔다. 단순히 리듬만을 연주해 주던 컴퓨터 음악에서 사람의 말소리와 여러 가지 효과음향, 나아가서는 원음에 가까운 소리를 연주해 주는 기능과 좀 더 웅장하고 실제적인 분위기를 연출할 수 있는 음향을 요구하게 된 것이다. 모노 사운드로부터 시작한 사운드는 이제 단순한 2D 사운드에서 벗어나 실제 세계에서와 유사한 느낌을 줄 수 있는 3D사운드 기술로 발전하고 있다. 이러한 3D사운드 기술은 영화분야에서는 오래 전부터 활용되어 왔고 최근에는 게임 같은 컴퓨터 분야에서도 몰입감을 향상시키는 도구로 활발히 활용되고 있다.

입체음향기술은 이러한 요구를 가장 최적으로 맞추어 줄 수 있는 최첨단 음향기술이다. 입체음향이란 음원이 발생한 공간에 위치하지 않은 청취자가 음향을 들었을 때 방향감, 거리감 및 공간감을 지각할 수 있도록, 음향에 공간정보를 부가한 음향을 말한다. 따라서 입체음향재생장치를 통하여 입체음향을 들으면 현장에 있지 않아도 현장에서 듣는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다. 이러한 입체음향에 대한 연구는 심리음향학 차원에서 고찰하면 30년을 거슬러 올라가지만 디지털 신호처리 기법을 이용하여 컴퓨터에 구현하기 시작한 것은 컴퓨터의 성능이 비약적으로 향상된 최근의 일이다.

입체음향의 활용분야는 매우 다양하다. 대표적으로 영화산업에서의 서라운드 입체음향 효과는 관람객의 영화에 대한 흥미를 배가시킬 수 있으며 게임, 가상현실 및 멀티미디어 콘텐츠 분야에서의 입체음향 효과는 사용자의 몰입감을 증대시킨다. 또한 노래반주기, 사운드카드 및 일반 오디오 등에서의 입체음향 지원 기능은 제품의 고부가가치를 창출할 수 있으며 카오디오 및 홈씨어터(Home Theater)에서 입체음향의 제공은 적은 공간에서도 청취자에게 만족할만한 음향 효과를 충실히 제공하고 있다. 뿐만 아니라 초고속통신망을 이용한 원격회의, 실감음향통신, 원격교육 및 방송, 국방 등 음향이 필요한 모든 분야에서 입체음향 기술은 현실감 및 몰입감을 증대시키는 요소기술로 매우 중요하다.

입체음향기술은 현장감 있는 입체음향을 생성하기 위한 기술의 총칭으로 음원의 위치를 원하는 가상의 위치에 정위시키는 음상정위(Sound Image Localization)기술, 콘서트홀이나 녹음실 같은 음원의 공간을 가상으로 생성하는 음장제어(Sound Field Control)기술, 메아리나 코러스 같은 효과음(Effect Sound)생성기술, 스피커 환경에서의 간섭(crosstalk)제거기술, 헤드폰 환경에서의 외재화(Externalization)기술, 2채널의 스피커 환경에서 4채널이나 5.1채널의 음향을 재생할 수 있는 가상서라운드(Virtual Surround)기술 등으로 구분될 수 있다. 또한 재생방식에 따라 멀티채널 타입의 서라운드(Surround) 방식과 바이노럴(Binaural) 타입의 2채널 스테레오 방식으로 구분된다. 또한 컴퓨터 성능의 비약적인 발전으로 입체음향을 컴퓨터의 사운드카드와 소프트웨어만으로 구현하는 컴퓨터 기반의 디지털 방식과 극장이나 가정용 홈씨어터와 같이 일반 아날로그 앰프와 다채널 스피커를 이용해 재생하는 아날로그 방식 등으로 구분할 수 있다.

본 고에서는 현재 극장이나 홈씨어터, 혹은 컴퓨터에서 적용되고 있는 전반적인 입체음향기술과 가상현실 및 게임에서의 활용 전망에 대해 논한다. 본 고의 구성은 다음과 같다. II장에서는 입체음향기술의 정의와 구현방법을 논하고, III장에서는 입체음향기술의 적용분야와 실 예를 기술한다. 마지막 IV장에서는 결론으로 입체음향기술의 전망을 언급한다.

II. 입체음향기술

음향의 전달 경로는 실내의 벽이나 천정 등에 의한 반사, 회절, 산란 등의 현상을 발생시키는 공간전달계와 인간의 머리와 귓바퀴에 의한 반사, 회절, 공진 등의 현상을 유발하는 머리전달계로 구분된다. 사람이 귀로 전달된 소리의 공간성을 지각하는 주 요인은 양 귀에 도달하는 두 소리의 시간차(Interaural Time Difference: ITD)와 레벨차(Interaural Intensity Difference: IID) 그리고 스펙트럼의 차(Interaural Spectrum Difference: ISD)이다. 저주파의 경우 시간차로, 고주파의 경우 음압차로 지각하는 이중 시스템으로 수행되며, 이 두 시스템은 1~5kHz 사이에서 변환된다. 소리의 공간성을 유발하는 다른 요인들로는 시각적 효과, 머리움직임 및 소리의 종류에 따른 친숙도 등을 들 수 있다.

음원(Sound Source)이 발생한 공간 내에 있는 청취자의 양쪽 귀에 마이크로폰을 각각 설치하여 녹음한 신호를 바이노럴 신호라 하며 이 신호를 헤드폰으로 재생할 경우 현장에서 직접 듣는 것과 같은 음상(Sound Image)을 지각할 수 있다. 여기서 음원이란 실제 물리적으로 음을 발생하는 객체의 위치를 말하며, 음상은 인간이 지각하는 감각상의 음원을 말한다. 음원과 음상은 공간적 특성이 반드시 일치하지 않으며 음원과 음상이 일치할수록 좋은 음질의 입체음향이 구현되었다고 할 수 있다. 바이노럴 신호에는 음원의 위치, 방향뿐만 아니라 음원을 둘러싸고 있는 공간, 즉 음장(Sound Field)과 관련한 공간적 단서들이 포함되어 있다. 입체음향 재생방식은 재생하는 채널 수에 따라 2채널에 의한 입체음향 재생방식과 다채널에 의한 입체음향 재생방식으로 나누어질 수 있는데, 2채널에 의한 입체음향 재생방식은 인간이 두 개의 귀로 음향을 지각하는 특성을 이용하여 음상정위와 음장제어에 의해 생성된 입체음향을 2채널의 헤드폰환경이나 2개의 스피커 환경에서 재생하는 기술을 말하며 현재까지 개발된 입체음향 기술의 대부분은 2채널 재생방식이다.

바이노럴 타입의 2채널 입체음향 생성 방식은 녹음을 통한 방식과 최근에 많이 사용되는 필터처리 방식으로 나뉜다. 녹음방식은 청취자의 양쪽 귀에 마이크로폰을 삽입하여 현장음을 녹음하고 이를 재생하는 방식이다. 하지만 사람마다 머리전달계가 서로 다르기 때문에 동일 음원에 대하여 바이노럴 신호를 녹음할 경우, 사람에 따라 다양한 형태의 신호가 생길 수 있다. 가장 이상적인 경우는 자기가 녹음한 자기의 바이노럴 신호를 자기가 재생하는 것이다. 하지만 모든 사람이 자기 자신의 바이노럴 신호를 녹음하는 것은 현실적으로 불가능하므로 청각능력이 뛰어난 음악가나 표준치의 머리형태를 가지는 더미헤드(Dummy head)에 마이크로폰을 장착하여 바이노럴 신호를 녹음하고 이를 청취자에게 들려주는 방식[1]을 사용한다.

최근에 많이 사용되고 있는 필터처리방식은 모노(Mono)음을 머리전달함수(Head Related Transfer Function: HRTF)와 공간전달함수(Room Transfer Function: RTF)라는 필터를 통과시켜 입체음향을 재생하는 방식이다. 머리전달함수에는 두 귀에 입사되는 신호의 차이가 내재되어 있어 입체화되지 않은 단순한 음에 이 함수를 적용시킬 경우, 원하는 공간상의 위치에 음상을 정위시킬 수 있다. 일반적으로 머리전달함수는 무향실에서 측정되는데 무향실이 아닌 특정 실내에서 측정한 머리전달함수를 공간전달함수라고 하며 이를 이용하면 그 실내의 음장특성을 생성할 수 있게 된다.

머리전달함수란 무향실내에서 더미헤드를 중심으로 구의 형태로 여러 각도에 배치된 스피커로부터 백색잡음(White noise)과 같은 임펄스(impulse) 신호를 발생시켜, 더미헤드 양쪽 귀안에 장착된 마이크로폰으로 측정한 임펄스 응답(impulse response)을 각도별로 DB화 해 놓은 것을 말한다. 이 DB로부터 원하는 위치에 해당하는 머리전달함수를 선택하여 단순음원과 콘볼루션(Convolution) 연산을 수행하면 해당 위치에 음상을 정위시킬 수 있다. 머리전달함수에 대한 콘볼루션의 연산식은 (1)과 같다. 여기서 y[n]은 출력신호, x[n]은 단순원음의 PCM값이고 h[i]는 머리전달함수를 나타낸다.

(1)

일반적으로 시간영역(Time domain)에서의 콘볼루션 연산은 많은 연산시간을 필요로 한다. 따라서 연산시간을 줄이기 위해 퓨리에(Fourier) 변환을 이용하여 주파수영역으로 변환한 다음 수행하는 것이 일반적이다. 시간영역에서의 계산복잡도(Time complexity)는 O(n2)이며 주파수영역에서는 O(nlog(n))이다. MIT Media연구소에서는 KEMAR 더미헤드를 사용하여 측정한 머리전달함수를 인터넷상에서 무료로 공개하고 있다[2].

1. 음상정위

청취자가 지각한 음상에 대한 위치를 파악하는 것을 음상정위 또는 3차원 음향(3D Sound)이라고 하고 음상을 공간상의 특정 장소에 위치시키는 기술을 음상정위기술이라고 한다. 이 기술을 이용하면 고정된 특정 위치에서 소리가 지각되는 “위치음” 효과와 소리가 한 위치에서 다른 위치로 움직이는 “이동음” 효과를 생성할 수 있다. 일반 스테레오 사운드와의 다른 점은 청취자가 뒤쪽에서 발생한 소리를 녹음하여 두 개의 스피커로 재생할 경우 일반적인 스테레오 음상은 두 개의 스피커 사이인 청취자의 전면에서 지각된다. 그러나 음상정위기술을 적용하면 실제 소리가 발생한 위치에서 음상을 지각하게 할 수 있다.

위치음 생성은 해당 위치의 머리전달함수를 단순음원과 콘볼루션 연산을 행함으로써 얻을 수 있고, 이동음 생성은 소리가 이동하는 궤적상에 해당하는 머리전달함수들을 단순음원과 연속적으로 콘볼루션을 수행함으로써 얻을 수 있다. 이때 측정되지 않은 불연속 공간의 머리전달함수는 인접한 머리전달함수들간의 보간을 통해서 구해진다. 이동음의 경우 머리전달함수를 이용하는 방식 외에 도플러(Doppler) 효과를 이용하는 방식이 있는데 이는 음원이 가까워지면 주파수가 높은 쪽으로 이동하고, 멀어지면 주파수가 낮은 쪽으로 이동하는 현상을 이용한 것으로 소리가 멀어지고 가까워지는 것 같은 효과를 낼 수 있다.

2. 음장제어

음원을 둘러싸고 있는 실내 공간의 특성에 따라 동일한 음원이라 할지라도 청취자에게 다른 음향효과를 줄 수 있다. 예를 들어, 동일한 피아노 소리라도 콘서트 홀에서 들을 때와 일반 강당에서 들을 때에 청취자는 다른 음향 경험을 갖는다. 이는 실내 공간의 크기, 구조, 벽 또는 천정의 재질 등에 의해서 음원에 대한 직접음, 초기반사음(Early-reflection), 잔향패턴 및 잔향시간 등이 달라지기 때문이다. 잔향(reverberation)은 음원으로부터 방사가 그친 후에도 천정이나 벽으로부터의 반사가 계속되어 울리는 음으로, 공간감과 거리감 생성에 중요한 요인으로 작용한다. 초기반사음과 잔향을 적절히 제어하여 특정 실내에 음원이 있는 것과 같은 음향효과를 생성하는 기술을 음장제어기술이라고 한다.

잔향기는 주로 초기반사음 생성기, 콤필터(Comb filter), 전역통과필터(Allpass filter)로 이루어져 있는데 룸 모델링에 따라 각각에 영향을 주는 지연시간(delay time)과 이득(gain)값에 차이가 있다. 음장제어에 가장 많이 사용되는 것 중 하나로 Schroeder 잔향기[3]가 있는데, 이 잔향기는 병렬로 연결된 다수의 콤필터와 두 개의 병렬로 연결된 전역통과필터로 구성되어 있다. 여기서 콤필터는 특정주파수가 진동하는 효과를 내고, 전역통과필터는 잔향 밀도를 증가시키는 역할을 한다.

이외의 방식으로 실내 잔향 특성을 음향학적으로 모사하는 음선추적(Ray Tracing)방식과 이미지 모델 방식이 있다. 음선추적방식은 음원에서 나오는 음은 모든 방향으로 방사되는 성질을 고려하여 음의 에너지 분포를 구하여 가상 음장을 생성하는 방법이고, 이미지 모델 방식은 빛이 거울에서 반사하는 것과 같이 음파도 실내의 벽면에 부딪혀 한번 반사한다는 전제하에 반사 경로를 구하여 가상 음장을 생성하는 방법이다. 또한 공간전달 함수를 이용하는 방법이 있는데, 이는 특정 공간의 공간적 단서가 내포된 공간전달함수를 측정하여 이를 단순음원과 콘볼루션을 행하여 특정 실내의 음장특성을 부가하는 방법이다.

3. 외재화와 간섭현상 제거

바이노널 타입의 입체음향을 재생하는 방식은 스테레오 스피커에 의한 재생과 헤드폰을 통한 재생방식이 있는데, 이 두 방식은 서로 장단점이 존재한다. 먼저 헤드폰 방식의 경우, 충실한 입체음향 효과를 구현할 수 있으나, 음상이 청취자의 머리 안쪽에서 지각되는 현상이 발생한다. 실 세계에서 소리들은 일반적으로 머리의 바깥쪽에서 지각되므로, 머리 바깥쪽으로 음상을 끌어내기 위한 과정이 필요한데 이를 외재화라고 한다. 청취자에 따라 외재화에 대한 지각 정도가 주관적이기 때문에, 아직 정립된 방법에 의한 기술은 보고되지 않고 있으나, 정밀도가 높은 머리전달함수 또는 자신의 머리전달함수를 이용할 경우 외재화 효과를 어느 정도 얻는 것으로 연구되고 있으며 최근에는 잔향을 적절히 부가하여 외재화 효과를 꾀하는 방법에 대한 연구가 진행 중이다.

스테레오 스피커를 이용한 재생 방식의 경우 헤드폰과 같은 내재화 현상은 발생하지 않으나 좌측스피커에서 재생된 신호가 청취자의 좌측 귀에만 도달하는 것이 아니고 우측 귀에도 입사되는 현상이 발생한다. 좌측 귀에서도 같은 현상이 발생하는데 이를 상호간섭(crosstalk)현상이라 하며 입체음향의 효과를 저하시키는 주요원인으로 알려져 있다. 따라서 스피커로 재생하기전에 상호간섭을 제거한 후 재생해야 하는데 이러한 스피커 시스템을 트랜스오럴(Transaural) 시스템[1]이라 한다. 하지만 입체음향의 충실한 재생을 위해서는 양 스피커와 청취자의 머리가 정삼각형의 꼭지점에 위치해야 한다는 단점이 있다.

4. 가상서라운드 음향

가상서라운드 기술은 2채널의 스피커 환경에서 음상정위기능과 사운드믹싱(Mixing) 기능을 이용하여 4채널 및 5.1채널의 입체음향을 생성하는 기술이다. 이 기술을 이용하면 5.1채널의 스피커를 따로 구입하지 않고서도 기존의 스테레오 스피커 환경에서 다채널 서라운드 음향을 감상할 수 있다. 최근에는 컴퓨팅 성능의 발전으로 가상서라운드 음향을 컴퓨터에 탑재된 소프트웨어와 사운드카드만으로 생성 가능하기 때문에 컴퓨터 사용자를 중심으로 빠르게 보급되고 있는 실정이다. (그림 1)은 가상서라운드 방식을 이용한 음향의 확산 도식도이다. 실제 물리적으로는 전방의 2채널 스피커밖에 존재하지 않지만 가운데의 청취자는 4채널이나 5.1채널의 환경에서 음향을 감상하는 것 같이 느끼게 된다.

가상서라운드 기술은 음상정위기술과 음장제어기술, 사운드 믹싱 기술을 기본으로 구현된다. 가상서라운드 시스템에서는 2채널의 스테레오 음향을 음원으로 받아 5.1채널로 확장한 다음 다시 2채널로 믹싱하여 스피커로 내보내게 된다. 후방 서라운드 채널을 생성하기 위해서는 전방채널 좌우를 후방 서라운드 채널 좌우에 복사한 다음 서라운드 스피커의 위치를 고려해 음상정위 시킨다. 센터 채널을 위해서는 전방좌우 채널의 합과 차를 적절하게 믹싱한 다음 센터 스피커의 위치로 음상정위한다. 서브우퍼 채널은 전방 좌우채널을 합한 후 저대역부분만 필터링하여 증폭시킨 다음 서브우퍼 스피커의 위치로 음상정위 시킨다. 위와 같이 생성된 채널들은 다시 전방 좌우채널에만 믹싱되어 스피커로 전달된다.

III. 다채널 음향 기술

1. 서라운드 시스템

3개 이상의 스피커를 사용하여 음향을 입체적으로 재생하고자 하는 다채널음향기술은 영화분야에서 오래전부터 적용되어 왔으며 현재에는 컴퓨터나 가정용 홈씨어터에도 적용되고 있다. 일반적으로 전방의 2개의 스피커 이외에 후방이나 측면에 2개 이상의 스피커를 설치하여 입체적으로 재생하는 방식을 서라운드 방식이라 한다. 서라운드 방식은 1970년대 초에 4채널 스테레오 방식으로 등장하였다. 이 방식은 보통의 스테레오의 좌우채널에 숨겨진 정보를 담고, 후방의 양 채널에는 L-R신호와 L+R신호를 합성하여 4채널을 생성하였다.

1975년에는 왼쪽과 오른쪽 채널의 소리 차이만큼 해당하는 잔향을 청취자의 뒷면에 뿌려주면 확연한 입장감을 얻을 수 있다는 매트릭스 서라운드(Matrix Surround)의 이론에 입각해서 돌비(Dolby)사에서 극장용으로 돌비서라운드(Dolby Surround) 시스템을 개발하였다. 돌비서라운드가 등장하기전에는 단순한 2채널의 어색한 입장감만을 주었으며 듣는 위치에 따라 소리의 차이가 심했고 되도록이면 멀리서도 배우들의 대사가 잘 들리도록 중음이 충실히 재생되는 스피커들을 많이 연결하였으나 중음이 필요이상 증가하는 왜곡된 사운드가 재생되고 있는 실정이었다

1978년도에 기존의 돌비서라운드 시스템에 센터채널(Center channel) 채용과 방향성 강조회로를 첨가하여 각 채널의 분리도를 현저하게 향상시킨 현재의 돌비서라운드 시스템의 표준적인 입체음향 재생시스템이 제안되었으며 이는 “액티브 방식,” “돌비서라운드” 또는 “돌비스테레오” 란 이름으로 불리게 되었다. 돌비서라운드 시스템은 전방의 2채널과 센터채널, 후방의 리어(Rear)채널, 이렇게 4채널로 이루어져 있으며 전방의 2채널에서는 사운드의 대부분인 음향과 음악을 담당하고, 화면 가득한 배우들의 음성과 필요에 따른 효과음은 센터채널에서, 뒤로 지나가는 소리와 바람소리가 휘감는 그런 음장을 위해서는 후방의 리어채널이 담당해서 현저한 채널간의 분리도로 탁월한 입체음향 재생의 기본으로 자리 잡았다.

4채널의 돌비서라운드 시스템은 입체음향 재생에 있어서 탁월한 성능을 발휘하였으나, 기존의 극장에 설치되어 있는 음향시스템이 2채널이라는 것이 문제가 되었다. 따라서 기존의 2채널의 음향시스템을 그대로 활용할 수 있는 돌비시스템이 제안되었다. 이는 4채널(프론트LEFT, 프론트RIGHT, CENTER, SURROUND)을 독특한 방법으로 녹음하고 재생 시에 다시 4채널로 재생하는 방법을 사용하였다. 녹음방식을 살펴보면 프론트LEFT와 프론트RIGHT 소리는 각각 왼쪽 채널과 오른쪽 채널에 녹음하고, 센터 신호는 똑같은 신호를 왼쪽과 오른쪽 채널에 같은 크기로 녹음하였다. 마지막으로 서라운드 신호는 위상을 180도 바꾸어서 왼쪽과 오른쪽 채널에 녹음을 해서 4채널의 사운드를 2채널에 녹음해 넣은 후, 영화관에서 재생할 때에는 녹음할 때와는 반대로 디코더를 통해서 2채널을 4채널로 분리해서 3차원 음향을 재생하게 된다.

2. 디지털 서라운드 시스템

앞 절에서 살펴본 4채널 방식들은 디지털 방식을 사용하지 않는 방식이라 완벽하게 4채널을 디코딩하는데 많은 문제점을 지니고 있다. 이러한 문제점을 극복하고자 높은 신호대잡음비(S/N)로 완벽한 4 또는 6채널을 복원할 수 있는 디지털 서라운드 방식이 제안되었다. 대표적으로 코닥의 CDS, 소니의 SDDS, 돌비의 DSD(Dolby Surround Digital), AC-1, AC-3, 파나소닉의 DTS(Digital Theater System), 유럽의 LC CONCEPT등이 있다. 현재는 이중 돌비의 AC-3방식만이 DVD와 대부분은 영화음향 엔코딩에 정식으로 사용되고 있다.

돌비사는 돌비A라는 잡음감쇄(Noise Reduction)기술을 바탕으로 돌비서라운드, 돌비프로로직(Dolby Pro Logic), AC-1, AC-2, DSD, AC-3 등 사운드의 현장감을 중시한 사실성 있는 녹음기술을 많이 제안하였다. 특히 1994년도에 발표된 AC-3시스템은 극장의 음향 시스템을 위해 개발 된 DSD에서 변화된 것으로 좀 더 사실음에 가깝고, 광활하며 역동적인 사운드를 재생한다. 이러한 DSD를 가정 극장화 시킨 것이 AC-3 시스템이며 돌비디지털(Dolby Digital: DD)이라고도 한다.

3. 돌비디지털 시스템

돌비디지털(DD, AC-3) 시스템은 기존의 돌비프로로직 시스템과 달리 좌우 서라운드를 분리하고, 서브우퍼(Subwoofer) 채널을 추가한 5.1채널의 구조를 가지고 있으며 디지털 사운드를 지원한다. 돌비디지털의 좌우 메인, 좌우 서라운드, 센터의 5개 채널은 모두 전대역 사운드를 구사하는 반면, 서브우퍼는 전대역의 저역부분만을 솎아내기 때문에 6채널이 아니라 5.1(5채널+서브우퍼0.1채널)이라고 불린다. 아날로그 환경에서 구동되는 돌비서라운드와는 달리 두 개의 분리된 서라운드 채널은 3개의 전방 채널과 마찬가지로 전대역 사운드를 제공하기 때문에 사운드의 깊이나 정위감 및 전반적인 사실감이 증대되는 효과가 있다.

돌비디지털은 청각마스킹(Auditory Masking)이라는 정신적인 청각 현상을 이용한 기술로 이른바 청각심리화 디지털코딩(Perceptual Digital Audio Coding) 기술이다. 즉, 기본적으로 매우 선택적이고 강력한 잡음 감쇄의 한 형태인데, 신호가 없을 때에는 잡음을 줄이고 일단 신호가 들어오면 그 신호를 키움으로써 잡음을 가리는 방식을 말한다. 이 방식은 1992년부터 영화에 사용되고 있으며 1994년에는 2채널 DBS(Direct Broadcast Satellite)에도 사용되었고 비디오 테입이나 레이저디스크의 다채널음향으로도 사용되고 있다. 또한 음향채널을 완벽히 분리하기 때문에 음악전용 녹음이나 방송용으로도 적합하다. 최근 들어서는 다양한 환경의 가정 극장용 분야까지 적용되고 있는데, 영화관에서는 완벽한 스피커 채널과 표준화된 재생 및 Full Dynamic Range를 갖추고 있지만 가정에서의 청취환경은 다양하다고 할 수 있다. 2채널만을 원하는 청취자도 있을 것이고, Dynamic Range가 제한되어 있는 환경을 좋아하는 청취자도 있을 것이다. 돌비디지털은 당초 극장용으로 개발되었지만 디지털 사운드인데다가 LD(Laser Disc)나 DVD의 사운드트랙을 사용하는 것이 용이하여 홈씨어터에도 효율적으로 적용될 수 있다. 돌비디지털을 사용하면 홈씨어터 환경에서 모노, 2채널(스테레오), 4채널(돌비프로로직)은 물론 5.1채널까지 완벽하게 재생이 가능하다.

(그림 2)은 돌비디지털 사운드가 홈씨어터 시스템에서 어떻게 구성되는 지를 보여주고 있다. 스피커는 청취자를 중심으로 전방에 센터와 서브우퍼를 포함한 4채널의 스피커가 배치되고 후방, 혹은 측면에 서라운드용 리어 스피커가 배치된다. DVD 연주기로부터 음원을 받은 5.1채널용 앰프가 각각의 스피커에 소리를 전달하는 역할을 담당한다.

4. 디지털극장 시스템(DTS)

DTS는 돌비디지털과 같은 5.1채널 극장 오디오 포맷의 일종으로, 극장에서 DTS의 첫 포문을 연 작품은 스티븐 스필버그의 ‘쥬라기 공원’이며 현재 전세계적으로 18,000여 극장이 DTS를 채택하고 있어 극장가에서는 어느 정도 돌비디지털과 동급의 포맷 형식으로 인정 받고 있다. 현재는 가정용 LD나 DVD를 통해서도 DTS를 접해볼 수 있으며 돌비디지털의 강력한 경쟁자이기도 하다. 돌비디지털에 비하면 후발 주자로서 국내판 DVD에서는 DTS가 가능한 타이틀이 흔하지가 않지만 국내 최초의 DTS 지원 타이틀인 ‘쉬리’를 시작으로 기존 코드 1번에서도 좋은 인기를 얻었던 ‘U-571’ 등이 DTS로 제작되는 등, 국내 타이틀도 속속 DTS 사운드를 지원하고 있으며, 그 품질 또한 코드 1번과 큰 차이가 없을 정도까지 발전한 상태이다.

DTS는 돌비디지털에 비해 후발주자이기는 하지만 제원과 규격상으로는 돌비디지털을 훨씬 능가하는 면을 보인다. 쉬운 예로 돌비디지털의 경우 평균적으로 448kbps/sec의 전송률을 보이지만 DTS는 이를 훨씬 뛰어넘는 1.4Mbps/sec의 전송률을 가지고 있다. 하지만 돌비디지털의 경우도 인간의 가청 주파수를 넘어서는 주파수 대역폭을 가지고 있기 때문에 DTS의 데이터량이 크다 해도 음질적 차이를 느끼기는 매우 어렵지만 대부분의 매니아들이나 이용자들이 돌비디지털보다는 DTS를 더 선호하는 추세이다. 그러나 실질적으로 DTS와 돌비디지털이 음질적으로 차이가 있다고 하더라도 일반적인 시스템에서는 그 차이를 느끼기가 힘들다.

IV. 국내외 기술 현황

입체음향 관련 기술은 돌비사를 필두로 미국과 일본, 영국과 같은 선진국을 중심으로 발달한 반면, 국내 기술은 벤처기업을 중심으로 기술개발이 이루어지고 있다. 또한 컴퓨터 사양의 비약적인 발전으로 DSP(Digital Signal Processor)를 사용하지 않고 순수하게 사운드카드와 소프트웨어만으로 입체음향을 실시간에 재생하는 사운드랜더링(Sound Rendering) 기술이 활발히 연구되어 상용화 되고 있는 실정이다. 본 장에서는 컴퓨터를 기반으로 입체음향을 생성하는 사운드랜더링 기술을 응용한 국내외 사례를 살펴 본다.

1. 국내 현황

컴퓨터 환경에서 사운드랜더링 기술을 이용하여 입체음향을 생성하는 대표적인 국내제품으로는 이머시스[11]의 ‘Maven3D’ 제품과 543미디어텍의 ‘Sound Mill 2002’ 제품이 있다. ‘Maven3D’ 제품은 스테레오 및 다채널환경에서 동영상 연동편집 및 DVD수준의 고품질 4채널 및 5.1채널 돌비디지털(AC-3), MPEG-2 AAC 코덱을 지원하는 전문가용 입체 음향 저작 도구와 소프트웨어 개발자를 위한 DirectSound 기반의 3D사운드엔진을 함께 제공한다. 543미디어텍의 ‘Sound Mill 2002’ 제품은 사운드 샘플을 다채널 환경하에서 쉽게 편집, 녹음할 수 있는 저작도구로 동영상과의 연동 및 편집기능과 2채널에서의 음장효과 및 입체음향 효과 추가 기능을 제공하고 있다. (그림 3)은 이머시스에서 개발한 ‘Maven3D’ 제품에서 음상정위 부분의 인터페이스 화면이다. 청취자를 기준으로 빨간 점을 움직여 음원의 이동경로를 설정해 주면 사운드엔진은 점의 위치와 경로를 고려하여 자연스러운 입체음향을 생성해 준다.

2. 국외현황

미국과 유럽의 선진국에서는 극장용 입체음향 시스템을 중심으로 입체음향에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 컴퓨터를 기반으로 하는 사운드랜더링 기술도 1990년대 초에 많은 진보가 이루어진 상태이며 현재에는 MS사의 DirectX에서 제공하는 DirectSound를 중심으로 다양한 제품이 소개되고 있다.

가. DirectSound

MS사에서 제공하는 DirectX는 게임이나 그 외의 고성능 멀티미디어 응용프로그램을 생성하기 위한 하위레벨(Low level)의 API(Application Programming Interface)이다. DirectX는 2차원과 3차원의 그래픽스, 사운드이펙트(Sound Effect)와 음악, 입력장치 및 멀티사용자 게임 등의 네트워크 응용프로그램을 지원한다. DirectX내에 포함되어 있는 DirectSound는 사운드관련 API로 매우 짧은 시간에 사운드를 재생하는 기능과 응용프로그램이 하드웨어 자원을 치밀하게 제어할 수 있도록 하는 기능을 제공한다. 또한 복수의 사운드를 동시에 재생할 수 있으며 가상의 위치에 음상정위된 입체음향과 8가지의 이펙트 효과, 그리고 가상의 3차원 음장을 최소한의 하드웨어 자원만으로 생성할 수 있다. 최근에 상용화 되는 많은 입체음향 생성 프로그램들과 게임 프로그램들이 이 DirectSound를 기반으로 제작되고 있다.

나. MIT Media Lab.의 3D Audio

MIT Media Lab.[2,9]에서는 1990년대 중반부터 2채널 스테레오 스피커 환경에서 입체음향을 생성하기 위한 연구를 진행해 왔다. 먼저 머리전달함수(HRTF)를 더미헤드를 이용해 여러 위치에서 측정한 다음 평범한 스테레오 신호를 머리전달함수와 콘볼루션하여 원하는 위치에 음상이 맺히도록 하는 음상정위기술을 제안하였다. 또한 머리위치추적기(Head-tracker)를 사용하여 청취자의 위치를 파악함으로써 좀 더 몰입감 있는 입체음향을 생성하는 기술을 제안하기도 했다.

다. SRS의 TruSurroundTM

미국의 SRS(Sound Retrieval System) 연구소[6]는 주로 음향기술을 라이센스하는 연구소로, 최근에 발표한 “TruSurround” 기술은 5채널에 의한 음상정위와 2채널 스피커 환경에서 5.1채널의 가상 서라운드 효과를 제공하는 입체음향 기술이다. 기본적으로 머리전달함수를 이용하여 공간정보를 부가하는 방법이지만 간섭을 제거하는 과정을 채용하지 않음으로써 계산양을 줄인 것이 특징이다. 특히 2채널의 스피커 환경에서 5.1채널이나 6.1채널의 가상서라운드음향을 생성하는 기술을 개발하였고 PowerDVDTM나 WinDVDTM 같은 DVD를 재생하는 소프트웨어에 탑재되어 상용화 되어 있다.

라. QSound

캐나다의 QSound[8]는 일반적인 스테레오 재생 장치 이외에 하드웨어를 새로이 추가하지 않고 2채널 및 다채널의 입체음향을 생성하는 기술이다. 특이한 사항으로는 일반적인 머리전달함수를 사용하지 않고 인간의 청각 신경계를 포함한 전달함수를 모델링하여 입체음향을 재생하는 것으로 알려져 있다. QSound에는 입출력의 형태에 따라 Stereo-to-3D, Stereo-to-Surround, Mono-to-3D, Virtual Surround, 4가지의 입체음향 생성 기술을 제공한다. MS사의 DirectSound를 기반으로 제작되었으며 스피커 환경에서의 음상정위를 위한 Q1알고리듬과 헤드폰 환경에서의 음상정위를 위한 Q2 알고리듬, 가상서라운드 음향을 생성하기 위한 QSurroundTM 알고리듬이 있다. (그림 5)는 다채널 음원을 입력으로 받아들여 2채널의 스테레오 스피커 환경에서 입체음향을 재생하는 방법을 보여주고 있다.

V. 결 론

본 고에서는 입체음향생성 및 재생기술과 관련분야의 현황에 대해 살펴보았다. 최근 들어 컴퓨팅 성능의 비약적인 발전으로 음향기기나 DSP를 통해서만 가능했던 입체음향 생성이 실시간에 컴퓨팅 환경에서도 가능해지고 있다. 현실감 있는 음향을 생성하기 위해서는 다채널의 음원 환경에서 음상정위기술, 음장제어기술, 효과음제어기술이 필요하며 생성음을 스피커를 통해 간섭없이 재생하기 위해서는 간섭제거기술이, 헤드폰을 통해 재생하기 위해서는 외재화 기술이 필요하다. 4채널을 지원하는 돌비서라운드 기술이나 5.1채널을 지원하는 돌비디지털 기술은 현장감과 몰입감을 증대시키기 위해 극장이나 홈씨어터 시스템에서 필수적으로 사용되는 입체음향 생성방식이다. 또한 모노나 2채널의 음원을 4채널이나 5.1채널의 입체음향으로 확장하여 2채널의 스피커를 통해서 재생해주는 가상서라운드 기술이 개발되어 다채널 환경으로의 확장을 가속화 하고 있다. 컴퓨팅 성능의 발전으로 입체음향 생성기술은 게임과 가상현실 및 기타 멀티미디어 분야에서 현장감과 몰입감을 증대시키는 중요한 요인으로 각광받고 있고 현재 그 기술개발이 절실히 요구된다 하겠다.

<참 고 문 헌>
[1] D. R. Begault, “3-D Sound for Virtual Reality and Multimedia,” New York Academic Press Inc., 1994.
[2] MIT Media Lab., http://sound.media.mit.edu
[3] M.R. Schroeder, “New method of measuring reverberation time,” J. Acoust. Soc. Am. 37, 1965, pp.409-412.
[4] 김기홍, 김용완, 명현, 정혁, 김기호, “3D Sound 기술,” 정보과학회지 제19권 제5호, 2001, pp.30-37.
[5] 이강승, “최신입체음향,” 기전연구사, 2002.
[6] SRS Lab., http://www.srslabs.com/
[7] J. Hull, “Surround Sound Past, Present, and Future,” Dolby Lab., http://www.dolby.com
[8] QSound Lab., http://www.qsound.com
[9] W.G. Gardner, “3-D Audio Using Loudspeakers.” Ph.D. Thesis, MIT Media Lab., 1997.
[10] E.C. Ifeachor, B.W. Jervis, “Digital Signal Processing,” Addison-Wesley, 1993.
[11] ㈜이머시스, http://www.emersys.co.kr

리브레 위키

입체음향(立體音響, Surround Sound)은 음원이 존재하는 공간에 위치하지 않은 청취자에게 음향의 방향성을 제공하는 모든 기술적, 실제적 방법 등을 일컫는다.

1 역사 [ 편집 ]
1.1 입체음향의 출현부터 아날로그 입체음향의 대두 [ 편집 ]
입체음향의 발전은 영화의 발전과 그 궤를 같이한다. 영화가 출연한 이후, 무성영화 시대를 거쳐 1채널(모노) 음향을 시청자에게 제공해 왔다. 이 시절 영화음향은 다수의 마이크로 녹음한 트랙을 1개의 트랙으로 다운믹스하는 방식으로 구성되었는데, 이때의 영화음향은 음원의 방향성은 고려하지 않은 형태를 취했다.

그러나 1940년 11월 13일에 공개된 디즈니의 영화 《판타지아》는 이때까지의 형식을 깨고 프론트 3채널 구성의 스테레오 음향[1]을 채용함으로써 입체음향의 시작을 열었다. 이후 다수의 영화가 스테레오 음향을 채용함으로써 입체음향을 채용하는 것은 일반적인 추세가 됨과 동시에 1957년에 출현한 2채널 스테레오 LP 레코드로 인해 이는 음악 산업까지 확장되었다. 1953년에 공개된 워너브라더즈의 영화 살의 밀랍인형관은 프론트 3채널 외에 서라운드 채널을 추가한 4채널 구성[2]을 채용하여 본격적인 입체음향의 형식을 구축하였다.

1960년대부터 새로운 입체음향의 구현 방식으로서 4채널 스테레오(쿼드러포닉)가 출현하였고, 이는 여러 가지 형식으로 분화하였다. 전면에 4개의 스피커를 배치하는 4-0 쿼드러포닉부터 정사각형 모양으로 스피커를 배치하는 2-2 쿼드러포닉, LRCS 구성으로 이루어진 3-1 쿼드러포닉 시스템 등이 경쟁하였다. 그러나 이러한 쿼드러포닉 시스템은 각각의 시스템에 맞게 제작된 음원을 필요로 했고, 무엇보다도 당시 대중적으로 사용되던 LP 레코드로 대표되는 2채널 음원을 서라운드 환경에서 재생하지 못함으로서 대중화에 문제가 있었다. 하지만 매트릭스 방식의 출현으로[3] 2채널 음원에 대응함으로서 당시 라디오 방송에 일부 채용되는 등 사용되었으나 회사마다 매트릭스 인코딩 방식이 다른 점, 표준화의 실패 등으로 시장에서 도태되었다.

이 시기 돌비 연구소는 돌비 A 타입 노이즈 감소 기술을 영화음향에 응용하는 ‘돌비 스테레오’ 포맷을 발표하였고 이는 다이나믹 레인지와 SNR을 극적으로 끌어올려 순식간에 시장을 장악하였다. 단, 이는 서라운드 채널과 센터 채널을 지원하지 않는 순수 2채널 스테레오 방식이었기 때문에 입체음향 효과는 덜했고, 이는 센터 채널과 서라운드 채널을 추가한 ‘돌비 스테레오 서라운드’ 포맷의 출현을 야기했다. 그리고 돌비 스테레오 서라운드를 채용한 스타워즈가 발표, 그 후 아카데미상 베스트 사운드 부문을 수상함으로서 돌비 스테레오 서라운드 형식은 일반화되었다.

1.2 CD의 출현과 아날로그 입체음향의 마지막 [ 편집 ]
돌비 스테레오로 대표되는 아날로그 입체음향 포맷의 성공 이후, 1983년 CD의 출현으로 영화음향 시장에 새로운 자극이 가해졌다. CD는 지금껏 볼 수 없었던 우수한 DR과 SNR을 가지고 있었으며, 무엇보다도 디지털 형식이라 음원의 열화가 적은 혁신적인 포맷이었다. 이에 자극받은 영화산업계는 두 가지 방향성을 논의하게 되었다.

1.기존의 아날로그 포맷을 발전시켜 고음질화하느냐 2.디지털 방식으로 이행하여 고음질화하느냐

돌비 연구소는 검증된 기존의 아날로그 포맷을 발전시키는 일환으로 돌비 SR(Dolby Spectral Recording)을 발표했다. 돌비 SR은 처리가 필요한 부분에 처리능력을 집중시켜 잡음 감소와 고음질화를 실현하는 방식으로 이는 아날로그 컴퓨터라고 부를 수 있을 정도로 정교한 처리과정을 통해 신호의 스펙트럼을 분석하고 처리하는 대규모의 회로를 사용함으로서 가능하였다. 돌비 SR에 의한 고음질화는 실로 대단한 수준으로, 잡음레벨[4]이 극장의 암소음 수준까지 감소하였고, 최대 110db에 이르는 광대한 DR를 이룩하였다.

이와 더불어 루카스 필름 등의 영화 제작자들도 고음질화에 몰두하여 영화 제작단계의 설비 대부분을 돌비 SR로 교체하였다. 제작과정 중 저품질의 처리과정이 개입되면 전체적인 품질이 감소하므로, 영화 촬영과 더빙, 삽입곡 제작 등 여러 분야에서의 돌비 SR의 채용은 영화음향의 전체적 품질을 밑에서 끌어올리는 데에 기여하였다.

이 시기의 유명한 작품으로는 돌비 SR을 채용한 《이너 스페이스》, 《로보캅》 등이 있다.

1.3 돌비 디지털의 출현, 디지털 포맷과 5.1채널의 등장 [ 편집 ]
돌비 SR 등의 개선된 아날로그 포맷에도 불구하고, 아날로그 형식의 근본적인 한계로 인해[5] 디지털 기반 포맷의 필요성이 점점 대두되었다.

제일 처음 상용화된 디지털 포맷은 1987년부터 ORC와 코닥에 의해 개발이 시작된 CDS[6]이다. CDS는 기존의 아날로그 포맷과 같이 70mm 필름의 음성 트랙을 사용하였으며 16비트 PCM 형식으로 6채널[7] 구성을 채용하였다. 하지만 당시의 영화관 설비로는 6채널의 무압축 PCM 데이터를 정밀하게 재생할 수 없었고, 이에 따른 트러블이 발생하면 상영이 중단되는 문제 등으로 인해 영화관에서는 다시 아날로그 포맷을 사용하는 현상이 빈번하게 일어났다. 결국 CDS는 큰 효과를 거두지 못하고 사장되었다. CDS 포맷으로 제작된 영화는 딕 트레이시 등이 있다.

1992년 개봉된 배트맨 리턴즈와 함께 등장한 돌비 디지털은 이러한 문제를 해결하기 위해 여러 기술적인 조치를 행했다. 우선 재생 중간에 트러블이 발생하면 재생이 중단되는 문제에 대한 해결책으로 기존에 검증된 돌비 SR 형식 필름을 기반으로 이를 개량하는 방법을 채택하였다.

기존의 필름 형식에서는 스프로켓 구멍[8]을 사용하지 않았으나, 돌비 디지털 형식에서는 이 위치에 사운드 트랙을 배치하였다. 영화의 상영 시에는 기본적으로 돌비 디지털을 사용하나, 재생 중 트러블이 발생하면 백업으로 돌비 SR방식을 대신 사용하는 방식으로, CDS가 가진 근본적인 문제를 해결하였다.

돌비 디지털은 CDS와 같이 6채널[9]을 채용하였다. 돌비 스테레오(및 그를 기반으로 한 돌비 SR)이 매트릭스 방식을 사용하는 것과는 달리 6채널 형식은 채널 분리도, DR, 표현력 등에서 현저한 개선을 이끌어내었다. 그러나, CDS와는 달리 돌비 디지털은 무압축 PCM을 사용하지 않았다. 돌비 디지털은 AC-3이라는 포맷을 사용하였다. AC-3포맷은 MP3과 비슷한 손실 압축 포맷으로서 기존의 CDS 포맷이 수 Mbps를 요구한 것과는 다르게 전채널에서 320kbps 를 사용하는 혁신적인 압축 기술이었으며, 이는 재생 시 트러블의 발생 등을 획기적으로 낮춰주었다.

돌비 디지털 방식은 성공적으로 시장에 진입했고, 《드라큘라》, 《원령공주》, 《귀를 귀울이면》 등의 수많은 영화에 채택되어 널리 사용되었다. 또한 영화 제작에만 그치지 않고 384kbps를 사용하는 가정용 포맷이 1995년에 도입되어 DVD나 HDTV 등의 기본 사운드 포맷으로 채택되어 2010년대까지 사용되고 있다.

그러나 디지털 기반 포맷을 개발한 것은 돌비 연구소 뿐만이 아니었다. 1993년 개봉한 《쥬라기 공원》은 돌비 디지털 대신에 DTS를[10] 채용하였다. 필름 기반이었던 돌비 디지털과 달리 DTS는 CD에 음성 데이터를 저장하는 방식을 사용하였다. DTS를 사용한 영화의 필름에는 동기화를 위한 신호가 탑재되고, 별도의 재생장치를 사용해서 영상과 동기화한 음성을 재생하는 것이다. DTS에는 2채널 형식과 6채널 형식을 사용할 수 있었는데, 이것은 각각 DTS-2, DTS-6이라고 불렸다. 영화의 길이가 보통 120분이 넘어가는 만큼, CD 한 장에 무압축 데이터를 저장할 수 없었고,[11] DTS사는 apt-x를 사용하였다. 그러나 apt-x를 사용해도 6채널 사운드를 CD 1장에 실을 수 없었고, 따라서 DTS-6 형식은 CD 2장을 동시에 재생한다. 또한 서브우퍼 채널은 독립적으로 저장되지 않고 서라운드 채널에 함께 저장된 후 재생 시 분리되는 형식을 취했다. 그러나 영화 필름에 사운드를 수록하지 않고 별도의 매체를 이용한 것 때문에 자주 영사사고가 벌어졌고, 이는 DTS가 돌비 디지털을 능가하지 못하는 결과를 낳았다.

DTS와 비슷한 시기에 나온 포맷이 또 있는데, 소니가 개발한 SDDS[12]이다. SDDS는 1993년 《라스트 액션 히어로》로 대중에 알려졌고, SDDS가 개발되었을 당시 소니는 컬럼비아 픽쳐스를 소유하고 있었기에, 컬럼비아 픽쳐스에서 나온 다수의 영화들이 SDDS를 채용하였다. 대표작으로는 《다이하드 3》와 《시크릿 서비스》 등의 영화가 있다.

SDDS는 기존의 6채널 구성과는 사뭇 다른 8채널 구성을 취했다. 현대의 8채널 구성과 달리 프론트 5채널, 서라운드 2채널, 서브우퍼 1채널로 이루어진 특이한 구성을 하였고, 돌비 디지털과 같이 필름의 여유공간에 사운드 트랙을 탑재하였다.

SDDS의 스피커 배치 구도이다.

이외에 SDDS는 좌측과 우측 중 한쪽 채널이 완전히 유실되어도 다른 채널에 기록된 백업 데이터로 인해 큰 영사사고 없이 재생할 수 있는 장점이 있으나, 돌비 디지털 포맷과의 경쟁에는 한계가 있었고, 소니가 콜롬비아 픽쳐스를 매각하는 등의 여러 사건이 겹친 후 자연스럽게 사장되었다.

1.4 더 높게! 더 많이! [ 편집 ]
1.4.1 7.1채널의 도입 [ 편집 ]
기존의 5.1채널 환경에서는 시청자의 정확히 왼쪽이나 오른쪽에 있는 음상은 프론트와 리어를 사용한 팬텀 음장으로밖에 표현할 수 없었기 때문에 명료도의 한계과 공간적인 문제가 발생했다. 따라서 이전의 리어 스피커를 서라운드 스피커로 취급하고, 리어 스피커를 새로 붙인 형태의 7.1채널을 새로 만들게 되었다.

7.1채널이 출현한 후의 5.1채널의 대략적인 구조

7.1채널 포맷

PC에서는 5.1채널이나 7.1채널이나 채널 2개만 늘어나면 되는 문제이고, 사운드야 게임 엔진에서 실시간으로 생성하기 때문에 문제가 없었다. 하지만 영화에서는 이야기가 다른데, 돌비 디지털과 DTS는 모두 최대 5.1채널까지만 지원한다는 문제가 있었다. 그래서 돌비 사는 2004년에 기존의 돌비 디지털(AC-3)을 확장한 돌비 디지털 플러스를 내놓았다. 돌비 디지털 플러스는 AC-3 코덱의 발전형이라는 의미의 E-AC3이라는 코덱을 사용하였으며 최대 15.1채널까지 지원한다. 하지만 이 포맷은 S/PDIF 규격으로 전송할 수 있는 데이터 한계보다 큰 용량이었고, 이를 디코딩한다고 해도 8채널의 PCM 신호를 디지털로 전송할 만한 규격이 없다는 문제가 있었다. 그렇기 때문에 재생 기기에서 디코더와 DAC를 내장하여 아날로그 형태의 신호를 내보내거나, 전혀 다른 방법을 동원해야 한다는 것이다. 초창기에는 신호 자체는 5.1채널로 보내되 리시버에서 이를 이용해서 추가적인 채널을 생성하는 방식을 주로 사용하였다. 이때 사용된 포맷이 돌비 사는 Dolby digital EX부터 Dolby Pro Logic 2 등이었고 DTS 사는 DTS-ES였다. 이런 포맷들은 전적으로 리시버에서 매트릭스 디코딩을 하여 채널을 생성하기 때문에 명료도와 입체감이 떨어지는 문제가 발생하였다. 하지만 다채널의 신호를 전송할 방법이 없었기 때문에 택했던 고육지책이었던 것이다.

1.4.2 무손실 압축의 등장 [ 편집 ]
이전의 포맷들은 모두 비트레이트와 압축률의 차이가 있음에도 불구하고 손실 압축이라는 결정적인 한계가 존재했기 때문에 기술의 발전에 따라서 좀 더 고음질을 요구하는 사용자의 수요에 반응할 필요가 있었다. 그리고 최대 8채널의 무손실 PCM을 전송할 수 있는 HDMI가 발표됨으로서 가정에서 다채널을 좀 더 쉽게 사용할 수 있는 환경이 만들어졌다. 그래서 돌비나 DTS사 등 기존의 음향 업체는 이런 높은 대역폭을 활용하는 코덱을 개발하여 새로운 시장에 대응하게 되었다. 이렇게 개발된 Dolby TrueHD와 DTS-HD Master Audio는 기본적으로 무손실 압축을 채용하였고 24비트 192Khz의 데이터를 담을 수 있었다.

여기서 Dolby TrueHD는 하위 호환성을 포기하고 MLP라는 압축 방식에 메타데이터를 씌우는 방식으로 구현하였으나 DTS-HD Master Audio는 기존의 DTS 포맷을 코어 트랙으로 사용하고 다른 트랙에 원본 신호와 이 신호와의 차이를 기록하는 방식으로 구현한 차이점이 있다. 그렇기 때문에 DTS-HD Master Audio는 이를 지원하지 않는 기기로 전송할 경우[13] 코어 트랙인 DTS로 전송되기 때문에 하위 호환성을 보장하였으나, Dolby TrueHD는 그렇지 못하다. 돌비 사는 이런 문제점을 해결하기 위해서 영화 제작사에게 Dolby TrueHD로 제작된 영화의 경우에는 Dolby Digital을 같이 수록하게 의무화함으로서 이런 문제를 회피하였다. DVD와 블루레이 플레이어 규격 상 모든 블루레이 플레이어는 PCM, Dolby Digital, DTS 3개 포맷을 재생할 수 있어야 하였기 때문에 포맷이 변경되었다고 해서 영화를 재생하지 못하는 일은 일어나지 않았다.

이전에는 Dolby Digital Plus와 같이 HDMI를 사용할지라도 PCM으로 디코딩해서 전송해야 하였으나 2006년에 발표된 HDMI 1.3 버전에서부터 이들 포맷에 대한 비트스트림 전송이 가능해졌고 이를 디코딩할 수 있는 리시버가 발매됨으로서 대중화되었다. 따라서 이전에는 플레이어에서 디코딩해서 리시버로 보내던 구조가 플레이어는 리시버로 비트스트리밍을 한 다음 리시버가 음향 환경에 맞게 적절하게 디코딩 후 재생하는 방식으로 변한 것.

1.4.3 3차원 음향의 대두 [ 편집 ]
지금까지의 포맷은 모두 2차원 평면 상에서의 입체음향을 구현한 것이었으나, 업계에서는 높이 채널을 추가해서 3차원 음향을 구현하는 기술을 내어놓았다. 보통 프론트 하이트 2채널을 추가해서 5.1.2 구성으로 만들거나 서라운드 하이트 채널까지 추가해서 5.1.4 구성으로 만드는 게 일반적이었다. 하지만 이런 입체음향 형식은 대응하는 영화가 없었기 때문에 리시버 쪽에서 대응을 해 주어야 했고 돌비 사의 Dolby Pro Logic IIz나 DTS 사의 DTS Neo:X와 같은 매트릭스 디코더를 사용해서 가상으로 채널을 구현할 수밖에 없었다. 가상 음장의 한계로 명확한 음상을 만들 순 없었지만 3차원 음장이란 개념을 도입하는 중요한 역할을 하였다.

1.5 음원을 영화관으로 가져오다 [ 편집 ]
3차원 음향의 도입과 동시에 영상음향 업계에서는 한 가지 고민이 생겼는데, 게임에서의 음향과 영화음향에서의 차이이다. 게임에서는 모든 음향 신호가 라이브로 생성되고, 사용자의 설정이나 상황이 실시간으로 반영되는데, 영화에서의 음향은 사전에 엔지니어가 설정한 대로 트랙이 만들어지고, 이 신호를 사용자 선에서 가공하기는 해도 완벽하게 적용하지는 못한다는 것이다. 예를 들어서 게임에서는 헤드폰으로 들을 때나 전통적인 5.1채널 시스템에서 들을 때 소리를 다르게 만들 수 있지만, 영화에서는 업믹스나 다운믹스와 같은 방법을 통하지 않고서는 대응하게 만들 수 없는 것이다. 그리고 규격에 맞춘 스피커 배치가 아닌 경우에는 음장이 망가지는 상황이 생기게 된다.

이 문제는 극장에서 더 크게 드러난다. 천장 스피커까지 포함해서 다양한 구성을 적용한 극장이 있는데, 극장에 있는 사운드 엔지니어가 신호를 극장에 맞게 만질 수는 있지만 궁극적으로 이를 표준화할 수는 없는가의 문제이다. 그래서 기존의 ‘채널 기반 음향’이 아닌 게임이 소리를 처리하는 방식을 채용하여 ‘객체 기반 음향’으로 지향점이 바뀌게 되었다.

객체 기반 음향에서는 최종 신호가 맨 마지막에 생성된다. 쉽게 설명하면 객체 기반 음향 포맷은 이런 좌표에서 저런 소리가 난다는 데이터의 집합체이다. 그리고 이것을 디코더에서 사용자의 환경에 맞게 디코딩하는 식이다. 예를 들면 사용자가 2채널 스피커만 사용한다면 2채널 스피커에 맞게 신호를 생성하게 된다. 그렇기 때문에 기존의 다운믹스/업믹스보다 채널 조정에 자유로워진다.

하지만 이런 포맷은 궁극적으로 디코딩의 방법론 자체를 바꾸는 것이기 때문에 기존의 오디오는 호환되지 않는다. 그래서 돌비 사와 DTS 사 양측 모두 코어 트랙에 메타데이터를 입히는 방식으로 구현했는데, 예를 들어서 돌비 사의 객체 음향 포맷인 Dolby Atmos는 PCM, Dolby Digital Plus, Dolby TrueHD 3가지 포맷 위에 메타데이터가 입혀져서 구현된다. 반면에 DTS 사의 객체 음향 포맷인 DTS X는 DTS-HD Master Audio 상에서 구현된다. 따라서 객체 음향을 재생할 수 없는 기기의 경우에는 다른 포맷으로 폴백되어서 재생된다.

위의 객체 음향 포맷은 3차원 음향 개념이 나온 다음에 등장하였기 때문에 기본적으로 3차원 음향을 지원한다. 애초에 음원 자체에 3차원 정보가 들어가 있기 때문에 기존의 매트릭스 디코딩과 달리 3차원 채널을 적극적으로 활용할 수 있기 때문에 3차원 음향이 소비자에게 일반적으로 도입되는 데에 큰 영향을 주었다.

또한 Dolby Atmos의 경우에는 코어 트랙이 다양하기 때문에 용도에 따라 코어 트랙을 나눠서 적용하는데, 기본형인 Dolby TrueHD기반 포맷은 용량 여유가 많은 블루레이에 적용하여 고품질의 무손실 음원을 제공하고 용량이 작은 Dolby Digital Plus 기반 포맷은 넷플릭스 등 OTT 서비스에 최적화하였다. 그리고 MAT를 사용하여 PCM 기반의 포맷은 PC나 Xbox One 등 실시간으로 데이터가 생성되는 게이밍이나 PC 환경에 적합하게 설계하였다.

물론 대부분의 영상이나 게임은 채널 기반 포맷으로 만들어졌기 때문에 이에 대한 대응도 내놓았는데, 각 채널을 객체로 변환하여 객체 기반으로 재생하게 하는 Dolby Surround Upmix나 DTS Neural:X 같은 음장효과 기술이 나왔다. 이런 기술을 사용하면 임의의 채널을 가진 오디오 신호를 객체로 변환하여 재생하기 때문에 3차원 음향 대응도 손쉽게 할 수 있다.

2010년대 이후 오디오 환경에 빠질 수 없는 헤드폰 환경에 대해서도 대응하는데, 객체 기반 오디오의 특성을 살려 Dolby Atmos for Headphone이나 DTS Headphone X 같은 기술은 헤드폰 속에서도 입체음향을 구현하는 주요 방법이 되었다.

2 형식 [ 편집 ]
2.1 채널 구성에 따른 형식 [ 편집 ]
채널별로 입체음향을 구성하는 방식에 차이가 있다. 크게 2가지 척도로 비교되는데, 첫번쨰는 얼마나 많은 수의 스피커를 배치할 것인가이고, 두번째는 어떻게 스피커를 배치할 것인가이다. 그래서 사용된 채널 수와 배치 방식으로 시스템을 구별하게 된다.

2채널 시스템 (스테레오) 2개의 스피커 또는 헤드폰을 좌우로 배치하여 입체음향을 구성하는 방식이다. 보통의 음악의 경우에는 2채널 환경에서 입체음향을 구현하는 것을 전제로 제작되고, 모노 신호를 확장하여 2채널에서 재생하거나 [14] 다채널의 음원을 2채널 환경에서 재생하기 위한 방식 [15] 등이 있다.

3채널 시스템 3개의 스피커를 활용하여 입체음향을 구성하는 방식이다. 보통은 좌, 우, 센터의 3개 채널로 구성되는 방식이 일반적이나 [16] 초창기에는 좌, 우, 모노 리어의 3채널로 구성되는 경우가 있었다. 많은 AV 리시버들이 서라운드 스피커를 배치하지 않은 경우 좌, 우, 센터를 활용해서 가상 서라운드를 사용하는 방식으로 구현한다.

4채널 시스템 (쿼드러포닉) 4개의 스피커를 활용하여 입체음향을 구현한다. 좌, 우, 센터, 모노 리어로 구현하는 방식과, 좌, 우, 리어 레프트, 리어 라이트로 구현하는 방식이 공존한다. 보통 3-1방식이나 2-2 방식 등으로 부르게 된다.

5.1 채널 시스템 5개의 스피커와 1개의 서브우퍼를 사용하여 입체음향을 구현한다. 크게 돌비 방식과 THX 방식으로 나뉘는데, 좌, 우, 센터, 서브우퍼까지의 배치는 같으나 돌비 방식은 청취자의 후방에 서라운드 스피커를 배치하는 반면, THX 방식은 청취자의 측면 120도 방향에 서라운드 스피커를 배치하는 방식이다. 7.1채널 등이 등장한 현대는 THX 방식이 일반적으로 채용되고 있다.

6.1 채널 시스템 Dolby Digital EX와 같은 포맷으로 구현되는 방식으로서 크게는 5.1채널 방식과 같으나 후방에 센터 스피커가 추가된 방식이다.

7.1 채널 시스템 기본적으로 5.1채널에서 리어 서라운드를 확장한 방식으로서 프론트 레프트, 라이트, 센터, 사이드 레프트, 라이트, 리어 라이트, 레프트로 나뉜다.

이하는 높이를 담당하는 스피커가 추가된 방식이다.

3.1.2 채널 시스템 레프트, 라이트, 센터, 레프트 하이트, 라이트 하이트로 구성된 시스템으로서 주로 사운드바에서 사용된다.

5.1.2 채널 시스템 5.1 채널에서 하이트 또는 오버헤드로 구성된 2개 채널이 추가된 형식이다. 이때 오버헤드로 구성된 경우 청취자의 바로 위에 설치하는 경우가 많다.

5.1.4 채널 시스템 5.1 채널에서 하이트 또는 오버헤드로 구성된 4개 채널이 추가된 형식이다.

7.1.2, 7.1.4, 7.1.6 등 시스템 7.1 채널 시스템에서 하이트 또는 오버헤드 채널을 확장한 형태이다.

9.1채널을 초과하는 시스템은 컨슈머 시장에서 잘 사용되지 않는다.

2.2 구현 방법에 따른 형식 [ 편집 ]
2.2.1 채널 기반 구현 [ 편집 ]
크게 물리적 채널을 사용하는 방식과 가상 채널을 사용하는 방식으로 나뉜다. 물리적 채널을 사용하는 방식의 경우에는 사용하는 채널의 수만큼의 스피커가 필요하다.

반드시 둘 중 한 가지 방식만 사용하는 것이 아니라 두 가지 방식을 서로 결합하는 방식으로 사용 가능하다. 예를 들면 2채널 신호를 5.1 채널로 확장한 다음 2채널 가상 서라운드로 적용하는 식 등이다.

물리적 채널을 사용하는 방식은 크게 디스크리트 방식과 매트릭스 방식으로 나뉜다. 디스크리트 방식은 사용되는 채널에 대해서 일대일 매칭으로 신호를 전달하는 방식이다. 예를 들면 DVD에 담긴 Dolby Digital 방식의 오디오 트랙이라면 5.1채널의 각각 채널에 대한 정보가 사전에 담겨 있고 이를 전달하여 재생하는 방식이다. 이와는 다르게 매트릭스 방식은 적은 수의 채널으로부터 다른 채널의 정보를 생성하는 방식이다. 예를 들면 2채널 신호를 확장하여 5.1채널을 생성하는 방식이다. 사용하는 알고리즘에 따라서 품질이 천차만별이다. 보통 돌비 프로로직이나 DTS Neo:6 등의 기술은 매트릭스 방식으로 상위 채널을 생성하는 방식이다.

가상 채널을 사용하는 방식은 적용할 타겟에 따라 다양하다. 헤드폰을 대상으로 만드는 방식이 있고, 스피커를 대상으로 만드는 방식이 있다. 주로 좀 더 많은 수의 채널을 적은 수의 채널에서 재생할 때 사용된다. 가장 간단한 방식으로는 다운믹스 방식으로서 일정 비율대로 신호를 혼합하여서 다른 채널의 소리라도 들리지 않는 현상을 막기 위해서 사용된다. 보다 복잡한 방식으로는 HRTF를[17] 사용해서 청취자의 귀에 가상의 스피커를 생성하는 방식이다.

2.2.2 객체 기반 구현 [ 편집 ]
채널별로 소리를 생성하지 않고 객체를 먼저 구현한 다음 이를 디코더에서 사용자의 채널에 맞추서 채널의 신호를 생성하는 방식이다. 하지만 게임에서와 같이 완벽한 객체 구현은 아니고, 채널별 신호에 객체 메타데이터를 겹쳐 쓰는 방식으로 구현된다. 크게는 Dolby ATMOS와 DTS X의 큰 두 가지 방식이 주로 컨슈머 시장에서 사용된다.

반면에 매트릭스 방식과 같이 객체 기반으로 채널을 확장하는 기술도 존재하는데, Dolby사의 돌비 서라운드 업믹스와 DTS 사의 DTS 뉴럴 X 두 가지 방식이 주로 사용된다.

3 기타 [ 편집 ]
4 참고문헌 [ 편집 ]
다카하시 유키오. 음악에서의 서라운드 역사

Fushiki Masaaki. 영화음향의 역사

4.1 각주

소리가 위에서 쏟아진다…요즘 핫한 ‘공간음향’은 무엇

“음향의 가장 큰 진보.” 이달 7일(현지시간) 애플 뮤직의 부사장인 올리버 슈셔가 발표한 자료 중 일부다. 애플 뮤직은 이날부터 ‘공간(spatial) 음향’을 제공하기 시작했다. 가수 제이 발빈, 아리아나 그란데부터 LA 필하모닉의 구스타보 두다멜의 음원까지 총 7500만 곡을 ‘공간 음향’으로 서비스한다는 발표였다. 미국의 스타 지휘자인 두다멜은 같은 자료에서 “기술의 발전이 우리 귀와 마음, 영혼에 더 밀착된 경험을 선사한다”고 표현했다.

음악 스트리밍 서비스, 음원 제작사인 음반사, 그리고 음악을 만드는 아티스트들이 ‘공간 음향’쪽으로 움직이기 시작했다. ‘공간 음향’은 뭘까. 같은 뜻의 용어는 다양하다. ‘3D 음향’ 또는 ‘입체’ ‘몰입형’음향으로도 불린다. 소리가 듣는 사람을 모든 방향에서 둘러싼다는 뜻이다.

음악 청취는 한 쪽으로 듣던 모노로 시작해 양쪽의 스테레오, 셋 이상의 스피커로 청취자의 등 뒤까지 둘러싼 서라운드까지 발전했다. 공간 음향은 여기에 ‘층위’ 개념이 더해진다. 앞뒤에서 들리는 소리뿐 아니라 위아래의 소리까지 다르게 잡아내서, 들을 때도 그대로 구현하면 소리가 하나의 공간을 구성한다는 원리다.

공간 음향의 움직임이 심상치 않다. 애플의 발표에 이어 세계 최대 레이블인 유니버설 뮤직도 지속적인 공간 음향 음원 제작을 공표했다. 또 워너 뮤직은 클래식 분야에서만 올해 말까지 70종의 공간 음원을 발표할 예정이다. 아마존, 넷플릭스도 스트리밍 서비스에 공간 음향을 추가했다.

공간 음향은 기존 소리와 어떻게 다를까. 앞으로 대세가 될 수 있을까. “7~8년 전부터 공간 음향으로 녹음해왔다”는 톤마이스터 최진 감독의 스튜디오에서 시험해봤다. 국내외 음원 녹음의 음향을 담당하고 있는 최 감독이 독일 라이프치히 게반트하우스 오케스트라와 합창단이 함께한 베토벤 교향곡 9번 ‘합창’의 4악장을 재생했다. “이게 스테레오 사운드고요.” 베토벤 마지막 교향곡의 웅장한 음향이 울렸다. 오케스트라와 합창단이 짱짱하게 내는 소리였다.

“이건 3D 음향입니다.” 최 감독이 기계를 조작하는 순간 소리가 부풀어 오르듯 튀어나왔다. 마치 압축돼 있던 공간이 팽창하는 듯했다. “악기 하나하나가 생생히 살아있는 고해상도라 마치 연주장에 와 있는 듯한 공간감이 만들어지죠.” 인간이 소리를 처리하는 방식에 대한 연구와 녹음 기술이 발전해 소리를 정확한 좌표에 위치시킬 수 있게 된 결과가 3D 음향이라는 설명이다. 그는 “소리 정보를 최대한 많이 넣었다고 보면 된다”며 “스테레오 이후 모노 시대로 돌아갈 수 없었듯이, 공간 음향은 이전 시대로 돌아갈 수 없을 정도의 혁명”이라고 했다.

한국 연주자의 3D 녹음도 이어지고 있다. 피아니스트 백건우가 지난해 5월 작곡가 슈만의 작품을 공간 음향으로 음원 제작했다. 바이올리니스트 백주영과 피아니스트 이진상의 베토벤 소나타 전곡도 공간 음향으로 나왔다. 8월 나오는 피아니스트 조성진의 신보도 공간 음향으로 제공된다. 워너뮤직 코리아의 이상민 이사는 “한국에서만 매달 10종류씩 입체 음향을 제작할 예정”이라며 “음질에 민감한 클래식 음원이 특히 입체 음향의 효과를 실험하게 될 것”이라고 설명했다. 3D 녹음으로 음반을 낸 피아니스트 이진상은 “피아니스트가 듣는 것처럼 음악을 들을 수 있다”며 “현실에 근접한다는 점에서 기대된다”고 말했다.

공간 음향은 당연히도 영화관에서는 이미 일반화한 시스템이다. 앞뒤, 좌우, 위에 음향 장치를 설치하기 때문이다. 최근 공간 음향의 이슈는 이런 사운드를 3D에 특화된 스피커, 유무선 이어폰, 헤드폰에서도 개별 청취자가 들을 수 있게 한다는 점이다.

장벽은 장비다. 녹음, 믹싱을 공간 음향으로 해도 듣는 사람의 장비에 따라 입체감이 없을 수 있기 때문이다. 애플 뮤직이 시작한 서비스 역시 구형 이어폰에서는 구현되지 않는다. 음향 전문 브랜드로 공간 음향을 주도하고 있는 미국 업체 돌비의 사이트에서 직접 들어봤을 때, 특정한 장비 없이도 약간의 차이는 느낄 수 있었다. 하지만 전문 스튜디오에서 들었을 때만큼 완전히 달라지진 않는다.

따라서 보편화 가능성에 대한 예견이 절대적인 상황은 아니다. 사운드 엔지니어 황병준은 “고성능의 스피커보다는 휴대전화, 이어폰으로 음악을 듣는 시대에 모두가 입체 음향을 선택하게 될지는 지켜봐야 할 일”이라며 “시행착오의 기간과 과도기를 거치리라 본다”고 말했다. 음악 산업의 플레이어들이 공간 음향에 공감대를 가지고, 기기 또한 적정한 가격이 일반에 보급되는 일이 우선돼야 한다는 뜻이다.

60년대 록밴드 비틀스는 스테레오가 나온 후에도 모노 녹음을 고집해 양쪽 귀에서 같은 소리가 들리도록 했다. 지금도 일부 음악 애호가는 모노 사운드를 듣기 위해 LP를 구매한다. ‘소리의 공간’을 만드는 공간 음향은 21세기의 ‘게임 체인저’가 될 수 있을까.

김호정 기자 [email protected]

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