Sound Perception

Human Hearing

소리의 발생(공기의 진동) > 귓바퀴 > 외이도 > 고막(진동 전달)

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Decibel(dB)규정된 값을 나타내는 절대적 개념이 아니라, 변화의 비율을 나타내는 상대적 개념 인간의 귀는 소리 크기의 차이 보다 소리 크기의 비에 보다 민감하게 반응 변화의 폭이 너무 클 경우 일반 숫자를 통한 표현에 상당한 제약 큰 범위를 표현하기 위해 로그(log)값을 사용 즉 데시벨의 개념은 파워의 값 자체가 아닌 두 파워의 비율을 나타냄

01logPPBel =

Bell 벨 기존의 파워(에너지)와 새로운 파워의 비율을 로그 값으로 나타낸 것.

기존 소리의 크기(파워)를 P0라 하고, 새로운 소리의 크기를 P1이라 했을

Decibel 데시벨 데시(deci-)는 10분의 1을 나타내는 라틴어 접두사

벨의 10분의 1을 나타내는 단위로 벨보다 더 널리 쓰이고 단위는 dB

01log10PPdB =

기존의 소리보다 두 배 큰 소리의 데시벨 값은? P0(기존의 파워)는 1이고 P1(새로운 파워)은 2이므로,

 dB = 10log(P1/P0) = 10log(2/1) = 10log2

= 10 x 0.301 (상용로그표에 의해 로그2의 값을 산출) = 3.01

 

이 경우의 데시벨 값은 약 3dB

하나의 파워가 다른 것보다 2배 크면 3dB 증가

Ex) 기타 한대가 연주할 때 나는 소리의 크기가 70dB라고 가정할 때, 기타 열 대가 한꺼

번에 내는 소리의 크기는?

Sound Pressure Level(SPL) 음압레벨, 단위는 역시 dB

음압의 변화를 기준점을 설정하여 절대화한 값

인간이 소리로서 느끼게 되는 최소음압(最小音壓)을 0dB로 기준하여

로그로 표시(고막을 움직이는 최소한의 공기 압력, 약 2×10-5 N/m2)

SPL = 10 log(P12/P02) = 20log(P1/P0)

P0 =기준음압(2×10-5 N/m2)

에너지 개념으로 압력비를 바꾸기 위해 10log 가 아닌 20log를 사용

OMG...

SPL

Reverse Square Law 역제곱의 법칙

소리의 세기는 음원에서 거리가 멀어질수록 역제곱의 법칙에 따라 감소

거리가 두 배가 되면, 소리의 세기는 1/2이 아니라 제곱의 역수인 1/4배

데시벨을 사용해 표현하면 거리가 두 배 멀어질 때 6dB 감소

Ex) 10cm 거리에 종이를 두고  스프레이를 뿌렸을 때

면적이 A이고 진하기가 D라면, 30cm거리에 종이를

두고 스프레이를 뿌릴 경우 면적은 9A가 되고,

진하기는 D/9가 된다.

즉, 거리가 3배가 되었을 때 면적은 3²배,

진하기는 1/3²배 가 된다.

Equal loudness contours 등청감곡선

주파수에 따른 인간의 실제적인 청각 반응을 나타낸 그래프 그래프에 나타난 곡선들은 인간이 실제로 같은 크기라고 느끼는 소리들을 연결

Frequency Response

인간의 귀는 주파수(소리의 높낮이)에 따라 그 소리의 크기를 각각 다르게 인지하고 대체적으로 3500~4000Hz내외에서 가장 민감하게 반응 인간의 귀는 저음에서 둔감하여, 실제의 크기보다 작은 소리로 인지하며, 고음에서도 그런 경향은 나타나지만 저음보다는 덜함

이와 같이 인간의 귀는 저음이나 고음(특히 저음부)에서 둔감하기 때문에, 사운드 볼륨을 작게 듣고 믹싱한 후 크게 들으면 믹싱할 때 들을 수 없었던 저음과 고음이 증가하고, 반대로 크게 들으며 믹싱한 후 작게 들으면 믹싱할 때 들렸던 저음과 고음이 잘 들리지 않는다. 모든 대역의 소리를 비교적 손실 없이 들으면서 작업을 하기 위해서 믹싱을 할 때에는 음악을 약간 크게 들으며 하는 것이 일반적이다.

Doppler effect 도플러 효과

음원과 관측자의 거리에 따라 관측자가 인지하는 음원의 주파수가 변하는 현상 음원과 관측자의 거리가 가까울수록 관측자가 인지하는 음원의 주파수는 높아지고 거리가 멀어질수록 관측자가 인지하는 주파수는 낮아지는 현상 도플러 효과는 음원에서 발생하고 있는 실제적인 주파수가 변화하는 현상이 아니라, 단지 관측자와 음원의 거리 변화에 따라 관측자에게 들리는 소리의 높이가 변하는 현상을 규정하는 법칙 Ex) 구급차가 가까이 올 때는 사이렌 소리가 점점 높아지다가 앞을 스쳐 지나가면서부터 급격히 사이렌의 음이 낮아지기 시작하는 것

Masking effect 매스킹 효과 어떤 소리가 다른 소리를 들을 수 있는 능력을 감소시키는 현상 다른 잡음에 의해 듣고자 하는 소리는 듣기 어려워지거나 전혀 못 들음그 소리는 다른 잡음에 의해 매스크 되었다. 매스킹 효과는 소리의 주파수들이 가까울 때 증가하고 주파수들이 멀리 떨어질 때 감소 음높이가 비슷한 음들은 서로 각각의 소리를 구별하기 어렵지만 음높이의 차이가 많이 나는 음들은 음의 구별이 비교적 쉽다는 의미 Ex) 여성들만으로 이루어진 합창단에 남성이 한 명 끼어들었을 때 이를 구별해내기 쉽다.

Binaural effect 바이노럴 효과 양이효과 (兩耳效果): 인간의 두 귀로 음원의 방향감을 느끼게 하는 청각 현상 소리가 두 귀에 도달할 때까지는 거리의 차가 발생하고 이는 미세한 시간과 위상의 차이를 발생시켜, 인간은 이로 인해 음원의 방향을 정확하게 판단 스테레오 녹음의 기초

Ex) 눈 한쪽을 감고 사물을 보면 그 형체에는 변화가 없으나 원근감이 사라져 버린다. 두 개의 눈이 각각의 다른 위치에서 사물을 3차원적으로 교차 인지함으로써 발생하는 원근감이 없어지기 때문

Stereo 스테레오

본래는 입체음향을 뜻하는 영어단어 ‘stereophonic sound’의 약어 이에 반해 일반적인 것을 모노럴(monoral)이라고 하고 줄여서 모노(mono)라 한다. 오케스트라나 연극과 같이 음원이 널리 퍼져 있는 음을 좌우 2개의 마이크로폰으로 집음(集音)하면, 동일 음원에서 나온 음은 마이크로폰의 위치에 따라 음의 세기와 도달시간에 차이가 생겨서, 두 마이크로폰의 신호에는 사람의 두 귀에 상당하는 정보가 포함된다. 이것을 별개의 전송로를 통해서 좌우 2개의 스피커로 재생하고, 두 스피커에서 동일한 거리만큼 떨어진 중앙의 위치에서 들으면 좌우의 귀에 세기·시간이 각각 다른 음이 들려와서 음원의 위치가 재현된 것처럼 느껴진다.

Haas effect 하스효과 선행음 효과 인간은 먼저 듣는 소리를 기준으로 음의 위치를 파악하는 경향이 있음 일반적인 스테레오 시스템에서 두 개의 스피커로 주파수와 음압이 동일한 음을 동시에 재생하면, 인간의 귀에는 두 개의 소리가 정 중앙에서 재생되는 것처럼 느껴진다. 오른쪽 스피커의 신호를 약간 지연시키면 음상은 왼쪽 스피커 방향으로 옮겨간다. 오른쪽 스피커의 음을 지연시킴으로써, 왼쪽 스피커의 소리가 사람의 귀에 먼저 도달하게 되므로 실제적으로는 음원에서의 거리는 동일하지만 소리가 왼쪽으로 치우쳐 나는 듯이 느끼게 되는 것이다. 시간차가 일정 수준 이상이 되면 두 개의 소리를 완전히 분리된 별개의 소리로 인식

Cocktail party effect 칵테일 파티 효과

동일 공간에 여러 종류의 소리가 존재할 때, 자신이 듣고 싶은 소리만을 선별해서 들을 수 있는 인간의 청각능력 ,. 칵테일 파티와 같이 주변이 매우 시끄러운 장소에서도 상대방과의 대화를 진행할 수 있다. 이는 청각 특성이라기 보다는 듣고자 하는 대상에만 집중할 수 있는 뇌의 작용 이에 비해서 소리를 잡기 위한 마이크는 소리 그 자체만을 수집하는 능력만 가지고 있으므로, 잡음이 않은 곳에서 인터뷰 또는 밴드 녹음을 할 각별한 주위가 필요