헤드룸, 그리고 음량의 범위, 다이내믹 레인지

음악 청취 도구인 헤드폰의 이미지

 
반갑습니다. 오늘도 저번과 이어서 청각 파트를 계속해서 공부하고 알아보려고 합니다. 저는 아직 음향학에 대해 정말 기초적인 실력을 갖추고 있다고 생각합니다. 하지만 문뜩 계속해서 책도 읽고, 여러 가지 공부도 하면서 이렇게 티스토리에 글을 쓰다 보니 음향학의 원리, 소리가 어떻게 나고 어떻게 조정해야 하는가도 점점 지식이 쌓임과 함께, 음향학에 대한 용어도 알아가고 하다 보니 이해도가 전보다 훨씬 높아지고 있다는 느낌을 받고 있어서 뿌듯합니다. 더불어 저의 글을 읽어주고 댓글도 달아주셔서 정말 기쁩니다. 감사합니다.

1. 다이내믹 레인지 (Dynamic Range)

우리는 요즘 날씨와 온도에 대해 정말 불평이 많은 것 같습니다. 아침에는 분명 겉옷을 입어야 할 정도로 추운 온도였는데, 갑자기 오후가 되더니 한여름처럼 찜통같이 변해버리는 경험을 자주 해보셨을 것 같습니다. 이렇게 아침에는 10도 정도로 누군가에겐 춥고 누군가에겐 시원했던 날씨가 오후에는 20도 30도로 치솟듯 '온도차'가 존재합니다. 음향의 신호 레벨 또한 가장 추웠던(10도) 온도에서 가장 더웠던(30도) 온도 사이의 폭처럼 신호의 레벨 변화폭의 개념도 존재합니다, 그것이 바로 '다이내믹 레인지'입니다. 여기서 우리는 다이내믹 레인지를 크게 3가지로 이해합니다. 바로 '음악'. '악기', '오디오 장비'의 관점입니다. 먼저 음악의 다이내믹 레인지는 곡에서 표출되는 가장 작은 음량과 가장 큰 음량의 폭, 즉 범위를 말합니다. 우리는 이것을 음악에서는 포르테, 피아니시모 등으로 표기합니다. 일반적으로 심포니 오케스트라의 다이내믹 레인지는 15dB 이상으로 꽤 넓고, 대중음악은 이보다 좁은 약 6dB 정도라고 합니다. 음악의 다이내믹 레인지는 믹싱한 음악을 저장하는 마스터 녹음 레벨을 결정짓는 중요한 요소이기 때문에 정말 중요하다고 합니다. 다음은 악기의 다이내믹 레인지 입니다. 이 또한 한 악기가 표출할 수 있는 가장 큰 음량과 가장 작은 음량의 폭입니다. 그렇다면 여기서 다이내믹 레인지가 없는 악기는 소리를 내지 못하는 것이냐 물을 수도 있습니다. 정답은 소리를 못 내는 것이 아니고 음량 변화가 없는 악기라고 말합니다, 대표적으로 하프시코드가 있습니다. 하지만 몇몇 보컬과 심포니 오케스트라의 팀파니 그리고 사물놀이의 꽹과리와 징 같은 악기를 제외한 대부분의 악기는 다이내믹 레인지가 그렇게 넓지 않기 때문에 레벨 설정에 심각할 필요는 없습니다. 오디오 장비의 다이내믹 레인지는 장비, 예를 들면 마이크, 믹싱 콘솔, 녹음기 등, 을 수용할 수 있는 가장 큰 레벨과 작은 레벨의 범위입니다. 우리가 오디오 시스템을 구성하는 데 매우 중요한 요소로 작용합니다. 이러한 다이내믹 레인지의 공식은 이러합니다. 다이내믹 레인지 = 최대 수용 레벨(피크 레벨) - 최소 수용 레벨(장비의 잡은 레벨)입니다.

2. 오디오 장비의 헤드룸

먼저 '헤드룸'이란 장비가 수용할 수 있는 최대의 크기 레벨을 말합니다. 오디오 장비의 헤드룸은 급격한 피크 신호로 인해서 발생할 수 있는 왜곡을 방지하기 위한 여유 공간이라고 생각하면 쉽습니다. 일반적으로 '공칭 라인 레벨'이라고 장비들이 잡음과 왜곡 없이 가장 안정적으로 작동하는 라인(레벨)을 기준으로 합니다. 공칭 라인 레벨은 +4dBm을 기준으로 합니다. 따라서 헤드룸이 크면 클수록 더 큰 피크 신호를 무난하게 수용할 수 있고, 이 레벨을 시스템을 구성하는 장비들의 기준 레벨(reference level)로도 사용하고 있습니다. 공식은 오디오 장비의 헤드룸(dB) = (최대 수용 레벨) - (공칭 라인 레벨)입니다.
 

3. 음악 헤드룸

음악에서는 '평균 레벨'과 '피크 레벨'을 규정합니다. 평균 레벨은 '곡에서 가장 오랫동안 일정하게 지속되는 중간 레벨', 피크 레벨은 '매우 짧은 시간 동안 급격히 커지는 가장 큰 레벨'을 뜻합니다. 여기서 평균 레벨과 피크 레벨을 결정하는 요소도 음의 크기뿐만이 아닌, 시간적인 요소도 포함되어 있습니다. 음악 헤드룸의 공식은 다음과 같습니다. 음악 헤드룸 = (피크 레벨) - (평균 레벨)입니다.