[TAS] 대편성의 기하학

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대편성의 기하학

본 내용은 디 앱솔루트 사운드 (The Absolute Sound) 2023년 5/6월 통권 338호에 나온 내용을 번역한 글입니다.

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대편성의 기하학

대편성이 스테레오에서 이상하게 들리는 이유는 무엇인가?

로버트 E. 그린

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전체 교향악단의 소리를 재현하는 것은 오디오의 가장 큰 난제 중 하나라고 흔히들 말합니다. 다이내믹 레인지가 넓기 때문입니다. 주파수 대역도 마찬가지이지만, 파이프 오르간이 보조적으로 사용되지 않는 한 기본 주파수 측면에서 그 범위가 끝까지 내려가지는 않습니다. 악기의 다양성(풀 오케스트라는 일반적으로 최소 90명의 연주자로 구성됨), 동시에 연주할 수 있는 독립적인 라인의 수, 많은 연주자가 같은 라인을 연주할 때 만들어지는 복잡한 질감, 다양한 톤 컬러, 이들 사이의 유사성과 대비의 중요성 등이 모두 더해져 재현하기 어려운 복잡한 음향 그림이 만들어집니다. 이 그림은 너무 복잡해서 단 두 대의 스피커로 비슷한 소리를 낼 수 있다는 것이 믿기지 않을 정도입니다. 이 정도로 잘 작동하는 것은 우리가 운이 좋은 일입니다. 그리고 이는 정말로 잘 작동합니다. 레코딩 미디어는 주파수 확장과 다이나믹 레인지를 처리할 수 있고, 전자기기는 변조 왜곡이 텍스처를 보존할 수 있을 정도로 낮을 정도로 발전했으며, 필요한 전체 주파수 범위와 다이나믹 레인지를 처리할 수 있는 스피커가 있습니다. 비교적 저렴한 스피커라도 오케스트라의 힘을 역동적으로 전달할 수 있습니다: 저의 써윈 베가 CLS-215가 생각납니다. 실제로 콘서트에서 측정한 결과 7번째 열에서 100dB 이상을 기록하는 스크리아빈 투티와 같이 일반적인 오케스트라 수준을 훨씬 뛰어넘는 극단적인 레벨도 문제가 되지 않습니다. 그리고 저음도 끝까지 커버합니다. 정확한 음색은 여전히 문제가 될 수 있는데, 귀는 음색 차이에 매우 민감하기 때문입니다. 하지만 전반적으로 스테레오 시스템은 꽤 잘 작동합니다.

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한 가지를 제외하고는요. 바로 이 한 가지가 제가 여기서 이야기하고자 하는 내용입니다. 요약하자면: 오케스트라는 거대합니다. 가정용 크기의 방에 있는 홈 스테레오에서 오케스트라는 거의 예외 없이 그 크기의 극히 일부분으로 재생됩니다. 홈 스테레오는 충분히 시끄러울 수 있고 전체 주파수 범위를 커버 할 수 있지만 집에 있는 오케스트라는 기하학적 측면에서 너무 작습니다. 이것은 "사운드 스테이지"라는 개념으로 처리되어야 하지만 실제로 "사운드 스테이지"는 가정용 스테레오 재생에서 충분히 크지 않습니다.

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홈 오케스트라 재생은 너무 작습니다. 지극히 작지요. 그리고 폭과 깊이 모두 너무 작습니다. 콘서트홀에 들어서면 오케스트라가 막 워밍업을 시작했을 때에도 가장 먼저 눈에 띄는 것은 사운드가 대문자로 크게 들린다는 것입니다. 개별 악기가 아니라 앙상블, 그리고 홀은 더욱 그렇습니다. 넓게 트인 공간이 그 증거입니다.

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수치로 살펴보기

구체적으로 알아봅시다. 오케스트라의 규모는 어느 정도일까요? 풀 오케스트라는 75명의 연주자만으로는 부족합니다. 스트라빈스키의 '봄의 제전'이나 슈트라우스의 '아인 헬덴레벤', 말러의 교향곡, 레스피기의 '로마의 소나무' 등 19세기 후반 이후의 관현악곡을 연주하려면 90명에서 100명이 더 적당합니다.

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당연히 많은 공연자들이 공간을 차지하게 됩니다. 얼마나 많은 공간이 필요하나요? 합리적이고 적절한 크기는 약 50 x 35피트(약15 x 10.5m)입니다. 이보다 훨씬 작으면 정말 비좁습니다! (개인적인 예를 들자면, 제가 속한 오케스트라는 큰 곡을 연주할 때 90명 정도인데, 가로 40피트, 세로 25피트(12 x 7.5m) 정도의 공간에서 연주해야 할 때가 정말 많았습니다. 양쪽으로 10피트(3m)가 더 필요했습니다.) 일반적으로 대형 오케스트라는 무대가 꽤 넓은 공간에서 연주하려고 하지만, 오케스트라가 너무 흩어져 있으면 앙상블에 문제가 생길 수 있습니다. 상황은 다양하지만 베라넥의 저서 '콘서트와 오페라홀: 어떤 소리가 나는가(Concert and Opera Halls: How They Sound)'에 따르면, 오래된 홀의 경우 오케스트라가 차지하는 무대 공간은 평균 폭이 50피트, 깊이가 35피트(15×10.5m) 정도에 불과합니다. 현대식 홀은 오케스트라를 위한 무대 공간이 다소 넓은 경향이 있습니다.

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물론 기하학적으로나 수적으로 훨씬 더 큰 앙상블이 필요한 특별한 작품도 있습니다. 말러의 교향곡 8번, "천인의 교향곡"은 보통 4-5백 명의 연주자와 성악가가 함께합니다.

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하지만 오케스트라의 규모와 홀의 일반적인 규모인 50피트 x 35피트(15x10.5m)를 합리적이지만 극단적이지는 않은 기준으로 삼아 보겠습니다.

보기 1: 오케스트라의 일반적 배치

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기하학적 그림

고인이 되어 많은 애도를 받고 있는 TAS의 공동 설립자 해리 피어슨은 우리(리뷰어)가 교향악 콘서트에 가서 오케스트라를 마치 스테레오 시스템처럼 들어야 한다고 말하곤 했는데, 이는 일종의 정신적 보정 표준을 얻기 위해서였습니다. 그렇다면 그의 말을 믿고 먼저 스테레오 스피커 배치의 표준으로 간주되는 60도 각도(즉, 청취 위치에서 봤을 때 스피커가 60도 떨어져 있는 각도) 안에 오케스트라가 들어오게 하려면 얼마나 뒤로 앉아야 할까요?

정답은 (2000여 년 전의 유클리드 기하학에서 나온 것입니다!): 오케스트라의 폭이 50피트 (15m)이고 중앙에 좌석이 있는 경우, 지휘자가 서 있는 오케스트라의 앞쪽 중앙에서 3피트 (90cm)의 제곱근의 25배가 되는 거리에 좌석이 있어야 합니다. 이것은 43피트(13m)보다 몇 인치 더 넓습니다. 그러면 금관악기 연주자들이 앉는 오케스트라의 뒤쪽은 75피트(23m) 이상 떨어져 있습니다(보기 2).

보기 2: 60도의 시점, 총 각도 60도, 오케스트라 뒷쪽까지의 거리 75피트 이상

이제 여기서 잠시 멈춰서 영적 탐구를 해보겠습니다. 일반적인 가정집 크기의 방에서 홈 오디오 시스템을 설치했을 때 일반적인 의미에서 인지된 위치의 이미지가 75피트(23m) 떨어진 곳에 있는 경우를 본 적이 있습니까? 제 대답은 '아니요'입니다. 여러분도 마찬가지일 것입니다. 그러나 나중에 설명하겠지만, 라이브 사운드에서 깊이에 대한 청각적 인식은 거리가 멀어질수록 다소 불명확해지는 경향이 있기 때문에 상황이 생각만큼 절망적이지는 않습니다. 희망은 있습니다.

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이제 시점을 바꿔 보겠습니다. 두 스피커 사이의 중간 지점에서 10피트(3m) 떨어진 곳에 앉아서 스테레오 '사운드 스테이지'의 전면에 해당하는 스피커의 평면이 10피트(3m) 떨어져 있다고 가정해 보겠습니다. 지휘자가 서 있는 무대 전면 중앙에서 10피트(3m) 뒤에 있을 때 오케스트라의 각도를 라이브로 들을 수 있는 크기로 커버하려면 스피커의 거리가 얼마나 떨어져 있어야 할까요? 그 답은 약간의 삼각법을 필요로 합니다. 수학적으로 이 각도는 2아크탄젠트(25/10)입니다. 이것은 136.4도입니다. 이는 일반적인 스테레오 스피커의 60도 간격보다 두 배 이상 넓습니다! 그리고 또 다른 어려움이 있습니다. 오케스트라의 베이스는 실제 오케스트라의 물리적 깊이에 상관없이 여전히 10피트(3m) 이상 떨어져 있습니다. 따라서 45피트(13.5m) 정도는 되어야 할 것 같습니다(보기 3).

보기 3: 각도 너비 10피트, 총 각도 136.4, 오케스트라 뒷쪽까지의 거리 45 피트

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블룸레인 표준

이 모든 것이 마이크 픽업이 한 쌍의 교차된 8자형 다이폴 마이크(매치드 페어라고 함)를 한 위치에(가능한 한 가깝게) 배치하는 블룸인 스테레오 녹음 및 재생의 이론적 개념에 어떻게 부합하는지 살펴보는 것은 흥미롭습니다. 이 설정에서 녹음되는 앙상블은 마이크 쌍의 중심 축에서 ±45도인 90도 각도에 맞아야 합니다. (이 각도를 벗어나면 마이크 중 하나가 다른 마이크에 대해 역극성을 띠게 되므로 뒤쪽을 향하는 90도 섹터에 도달할 때까지는 반대 극성을 띠게 됩니다.) 따라서 오케스트라의 폭이 50피트(15m)인 경우 마이크는 오케스트라 전면에서 25피트(7.5m) 뒤, 지휘자 뒤에서 25피트(7.5m) 뒤에 위치해야 합니다. 실제로는 오케스트라의 양쪽 가장자리가 전체 사운드에 거의 기여하지 않기 때문에 이 부분을 약간 가리고 20피트(6m) 정도 뒤에 배치할 수 있습니다(보기 4).

보기 4: 블룸레인 시점, 총 각도 90도, 블룸레인 마이크 위치

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이 25피트(7.5m)는 실제로 블룸레인 오케스트라 녹음에 사용되는 일반적인 거리입니다. 예를 들어 워터 릴리 어쿠스틱의 필라델피아 오케스트라 레코딩(WLA W66 CD)의 경우 마이크 쌍을 20피트(6m) 뒤로 12피트(3.5m) 올려서 지휘자 연단과의 유효 거리를 23피트 반(7m)으로 설정했습니다. 이는 보통 오케스트라 레코딩에 사용되는 마이크 거리가 상당히 밀착되어 있는 것과 비교하면 상당한 거리입니다. 멀티 마이크를 많이 사용하지 않은 녹음에서도 마이크가 25피트(7.5m)보다 가까운 경우가 많으며, 초기 스테레오의 "황금기"(예를 들어, 1987년 49호에 실린 마이클 그레이의 역사 기사에서 RCA Shade Dog 녹음 마이크 위치 다이어그램 참조)에도 마이크가 너무 많지는 않지만 여전히 가장 가까운 악기에서 20~25피트(6~7.5m)보다 훨씬 더 가깝습니다.

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파면의 벡터 재구성 측면에서 블룸레인 스테레오 이론은 재생 시 스피커를 90도 분리해야 하며, 이는 기존의 60도 분리보다 훨씬 더 넓습니다. 그러나 상업용 스테레오 초창기에 발표된 Clark, Dutton, Vanderlyn의 유명한 논문(1957년 전기 기술자 협회 회보 [Phaedrus-audio.com/stereosonic.pdf])에 따르면 각도에서 소스의 위치를 청각적으로 정확하게 파악하려면 스피커가 120도 떨어져 있어야 한다는 것을 실험적으로 보여주었습니다! 따라서 60도, 즉 정삼각형 위치가 스테레오 스피커 배치의 명목상 "표준"이 된 것은 다소 의아한 일인데, 이 경우 이미지가 너무 뭉쳐지고 측면 범위가 충분히 넓어지지 않기 때문입니다. 정삼각형 표준은 오케스트라를 좌우로 두 배 정도 비스듬히 뭉치게 만듭니다!

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기하학적 사실감과 같은 효과를 원한다면 스피커를 더 큰 각도로 분리하는 실험을 해봐야 한다는 것을 강력히 시사합니다.

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깊이 문제

음원의 수평 방향을 감지하는 측면 위치 지각은 매우 정확하며, 거의 전적으로 두 귀에 직접 도달하는 음원에 의해 결정됩니다(이미 언급된 Clark 등의 논문과 블룸레인의 원래 이론에서와 같이 "우선순위 효과"로 알려진 것과 일치합니다). 그러나 청취자와 실제로 가깝지 않은 소스의 경우 소리의 깊이 인식이 다소 덜 직접적입니다. 매우 가까운 거리에서 귀/뇌는 소스에서 나오는 파면의 곡률을 효과적으로 감지합니다. 그러나 실제 콘서트 사운드와 같은 거리에서는 이 효과가 사라지고 거리 인식은 사운드의 다른 측면에 따라 달라집니다. 특히, 깊이 지각의 상당 부분은 들리는 소리가 본질적으로 어떤 소리인지 아는 데 달려 있습니다. 이를 알면 귀/뇌는 소스가 방출하는 것으로 추정되는 소리의 특성과 비교하여 들리는 소리가 얼마나 큰지 관찰할 수 있습니다(예: 멀리서 들리는 소리는 더 부드러운 소리). 또한 거리와 관련된 음색 변화(예: "존재감"의 상실, 따라서 표현)도 있습니다. 또한 원거리 소리는 일반적으로 더 많은 반사를 동반하고 밀폐된 공간에서는 잔향이 발생한다는 사실도 있습니다.

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일반적으로 이러한 효과는 상당히 강력할 수 있습니다. 스포츠 중계가 스튜디오의 아나운서에서 경기장의 아나운서로 전환될 때 소리가 어떻게 달라지는지 생각해 보세요. 모노 AM 방송에서도 지금 넓은 장소에 있고 관중이 크고 멀리 있다는 것을 즉각적으로 느낄 수 있습니다. 그러나 깊이와 크기 인식과 같은 세부적인 측면은 더 섬세하기 때문에 녹화 및 재생 시 이를 보존하기가 더 어렵습니다. 그럼에도 불구하고 깊이 인식을 생성하는 단서는 원칙적으로 기록할 수 있습니다. 하지만 실제로 항상 녹음되는 것은 아닙니다! 가까이서 마이크를 잡은 악기나 목소리는 일반적으로 실제로 얼마나 멀리 떨어져 있는지를 알려주는 가청 정보 중 상당 부분이 손실됩니다. 그러나 단서가 녹음되어 있더라도 스피커를 통해 스테레오로 재생하면 청취실에서 스피커가 하는 일로 인해 단서가 가려지는 경우가 많습니다.

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재생 문제

독일의 심리학 음향학자 군터 테일(Gunther Theile)은 수년 전 스테레오 지각에 대한 게슈탈트 분석에서 이론적 스테레오에서 음원의 지각 위치는 스피커의 앞뒤 위치와 무관하다고 강조한 바 있습니다. 스피커의 각도 분리만 고려해야 한다는 것이죠. 그러나 실제로는 이러한 이론적 상황과 달리 "스테레오 스테이지"의 전면은 본질적으로 스피커의 평면에 의해 결정됩니다. 그리고 이것은 스테레오 재생이 제대로 작동하지 않는다는 신호입니다. 마찬가지로 스피커 뒤쪽 벽의 위치가 인식되는 이미지의 깊이와 어떤 관련이 있어야 하는 이유는 무엇일까요? 아니면 측벽의 위치는 어떨까요? 스피커 앞뒤 공간을 채우는 '사운드 스테이지'라는 개념은 사실상 스테레오 정보가 제대로 처리되지 않는다는 증거입니다.

대신 스테레오 이미지의 앞뒤 위치는 소스를 녹음한 마이크가 얼마나 가까이 있었는지에 따라 달라져야 합니다. 가까운 거리에서 모노 마이크로 녹음된 소스는 재생 시 청취자와 매우 가깝게 나타납니다: 깊이 정보가 녹음되지 않았으므로 재생 시 멀리서 소리가 들리지 않아야 합니다. 그리고 녹음에 따라 이 두 극단 사이의 모든 것이 재생되어야 합니다. 스피커의 평면에 의해 앞쪽으로 경계가 있는 단단한 음향 공간은 실내 반사와 스피커의 오작동으로 인한 인공물일 수밖에 없으며, 영상의 앞뒤 위치는 청취자와 스피커의 거리와 무관하고 스피커의 각도 위치에만 의존해야 한다는 이상과 달리, 실제로는 그렇지 않아야 합니다.

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방의 경계와 스피커의 앞뒤 위치가 관련된 이 이상하고 정말 잘못된 스테레오 효과는 어디에서 비롯된 것일까요? 부분적으로는 스피커 자체의 회절 효과로 인해 스피커의 위치가 드러나는 경향이 있습니다. 하지만 주로 재생 환경의 반사에서 비롯됩니다. 초기 반사는 귀/뇌가 스피커의 앞뒤 위치를 찾는 데 사용하는 단서이며, 이는 원하지 않더라도 잘 작동합니다!

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하지만 이 문제는 해결할 수 있습니다. MTM 구성 스피커(미드레인지-트위터-미드레인지가 수직으로 배열된 스피커)는 이미 바닥과 천장의 바운스 효과를 줄이는 데 도움이 되며, 라인 소스는 그보다도 더 많은 도움을 줍니다. 그리고 바닥과 천장에 흡수 폼을 깔아 첫 번째 반사를 막으면 많은 도움이 됩니다. 이와 유사하게 측벽 반사를 감쇠하거나 각진 패널을 사용하여 잠재적인 반사 사운드를 청취자로부터 멀리 보내는 것도 올바른 방향으로 나아가는 다른 단계입니다. 궁극적인 형태는 RFZ(무반사 구역) 룸이지만, RFZ 환경으로 완전히 전환하지 않고도 놀라울 정도로 동일한 효과를 얻을 수 있습니다. (실제 RFZ 룸에서는 실내 사운드는 있지만 반사된 사운드의 조기 도착이 거의 없으며, 상당한 시간 간격을 두고 실내 사운드가 도착합니다).

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이 효과는 가능한 한 완벽하게 녹음된 깊이 단서를 드러내는 것입니다. 이는 청취 공간에서 발생하는 반사를 사용하여 깊이감을 생성하는 것과는 전혀 다른 차원의 문제입니다. 그러나 물론 많은 녹음, 특히 실제 음향 선행이 없는 녹음은 다소 이상하게 들릴 수 있다는 사실에 대비해야 합니다. 콘서트홀 사운드를 재생하려면 콘서트 레코드가 필요합니다!

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실제 생활에서 대처하는 방법

좋은 개를 구조하는 것이 제 기본적인 대답일 것입니다. 그러나 오디오에 대해서는 실제로 일어나야 할 일에 주의를 기울일 필요가 있다고 생각합니다. 깊이 정보가 없는 녹음에 깊이감을 기대하거나, 부분적으로 이어 붙인 녹음이 공간적으로 일관성이 있을 것이라 기대하는 것도 마찬가지입니다. 제 생각은 뮤지션이 마치 내 방에 있는 것처럼 들리게 하려는 개념은 잊어야 한다는 것입니다. 재생의 주파수 응답이 정확하다면 어느 정도 자동적으로 이런 일이 일어날 수 있습니다. 그러나 걱정해야 할 것은 큰 공간을 크게 들리게 하고 뮤지션이 그런 큰 공간에 있는 것처럼 들리게 하는 것입니다. 각자의 취향에 따라 다르겠지만, 제게는 이것이 의미가 있는 부분입니다. 대부분의 음악은 실제로 가정집 크기의 공간에서 연주하도록 설계되지 않았으며, 대부분의 음악은 작은 공간에서 마치 그런 것처럼 들리면 다소 이상하고 비현실적으로 들립니다.

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실험해 보세요. 스피커를 멀리 떨어뜨려 배치해 보세요. 초기 반사, 특히 바닥과 천장을 댐핑해 보세요. 스피커의 위치에 관계없이 이미지가 앞뒤로 "떠다니도록" 해보세요. 그리고 스피커가 톤적으로 사물을 과도하게 투사하지 않도록 하세요. 톤이 너무 앞선 스피커 쌍은 깊이를 거의 완전히 압축시킬 것입니다.

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그리고 실제 깊이감을 포착한 녹음을 찾아보세요. 순수한 블룸레인 마이크 기법으로 녹음한 레코딩은 일반적으로 마이크를 뮤지션에게 너무 가깝게 배치하지 않은 경우 좋습니다. 예를 들어, 벅스테후데의 음악을 담은 폴라 레이블의 오르간 녹음은 교회에서 블룸레인 스테레오로 녹음되었으며, 제대로 재생하면 극적인 깊이를 느낄 수 있습니다(Paular PACD 68-73). 오케스트라 블룸레인 녹음도 마찬가지이지만, 그 수는 많지 않습니다(예: 셰필드 레이블과 워터 릴리 레이블). 미네소타의 레퍼런스 레코딩(오우에 에이지 지휘, 키스 존슨 녹음)은 올바른 방식으로 재생하면 매우 설득력 있게 재생됩니다. 오푸스 3의 샘플러 Depth of Image (다시 또 블룸레인)는 흥미롭습니다. 텔락 라벨-보로딘-비제 CD 80703의 13번 트랙은 원거리 트럼펫 사운드와 직접적인 트럼펫 사운드, 그리고 뎁스 큐가 어떻게 작동할 수 있는지에 대한 눈에 띄는 예를 보여줍니다. 하지만 여러분만의 목록을 만들 수도 있습니다. 이러한 녹음이 시스템에서 작동하도록 실험해 보세요. 그러면 모든 레코딩이 최대한 사실적인 사운드를 낼 수 있는 길을 걷게 될 것입니다. 그리고 반드시 넓은 스피커 간의 분리가 오케스트라를 정확한 크기감으로 재현하기 위한 핵심 요소라는 점을 명심하세요.

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무엇보다도 깊이감은 추론적이고 간접적으로 표현되므로 작은 변화에도 민감하지만, 음향적 요소의 영향을 가장 많이 받는다는 점을 명심하세요. 음향 반사점에 약간만 손을 데면 그 효과가 상당히 크게 나타나며, 일반적으로 전자적 변화보다 더 큰 영향을 미칩니다.

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결국엔 중요한 것인가?

음악의 공간적 스케일에 대한 감각은 언뜻 (음색, 음정, 다이내믹, 다이내믹의 변화, 선의 선명도와 그것들의 올바른 혼합 등) 오케스트라 사운드에서 중요한 다른 모든 것들처럼 음악 사운드의 중심이 아닌 것처럼 보일 수 있지만, 공간적 스케일이 오케스트라 음악에서 예상치 못한 큰 역할을 한다고 말하고 싶습니다. 실제로 제 생각에는 주변적인 감정적인 문제(실제로 그곳에 있을 때의 흥분 등)를 제쳐두고, 물리적 공간 스케일의 부족이 라이브 콘서트 음악이 가정에서의 재생과 근본적으로 다르다는 느낌을 자주 표현하는 주요 원인 중 하나, 아마도 주된 원인일 것입니다. 다른 차이점도 있습니다: 예를 들어 콘서트홀 사운드는 홈 스테레오보다 훨씬 더 많은 확산 필드 콘텐츠를 가지고 있습니다. 그러나 재생되는 오케스트라의 작은 체감 크기는 라이브 경험과 부정적인 방향으로 큰 차이를 만듭니다.

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크기가 인간의 정신에 미치는 영향은 음악에만 국한되지 않습니다. 그것은 우리 안에 내재되어 있는 것 같습니다. 절벽 끝에서 바다를 바라보거나 밤하늘을 올려다보거나 웅장한 풍경을 바라보는 것은 아무리 축소된 그림이나 사진이라도 그 아름다움에 충실할 수 없는 감각을 우리에게 불러일으킵니다. 공간적 스케일은 음악의 개념에 직접적으로 포함되지는 않지만 오케스트라 음악의 경험에서 중요한 부분이며, 그 부재는 라이브 이벤트의 모든 영광으로부터 우리를 분리시킵니다. 하지만 노력하면 그 영광의 대부분을 되찾을 수 있습니다.