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문제 정의
- 최근 들어 국내에서도 확산현상에 대한 관심이 높아지고 있으며 ISO 확산계수 측정에 관한 연구결과가 발표된 바 있다[11]. 본 논문에서는 ISO/TC 43/SC 2/WG25에서 연구하고 제안한 확산음장 (diffuse field)에서의 확산계수 (Scattering coefficient) 측정방법을 소개하고 측정방법에 따라 반구의 크기와 점유밀도 변화시 확산계수와 각재의 배치형태와 점유밀도 변화시 확산계수를 측정하였다.
- 최근 들어 국내에서도 확산현상에 대한 관심이 높아지고 있으며 ISO 확산계수 측정에 관한 연구결과가 발표된 바 있다[11]. 본 논문에서는 ISO/TC 43/SC 2/WG25에서 연구하고 제안한 확산음장 (diffuse field)에서의 확산계수 (Scattering coefficient) 측정방법을 소개하고 측정방법에 따라 반구의 크기와 점유밀도 변화시 확산계수와 각재의 배치형태와 점유밀도 변화시 확산계수를 측정하였다.
제안 방법
- 그 후 Schroeder는 잔향실에서 확산현상의 측정에 대한 연구[4]를 시작으로 확산체의 음향적 성능에 대한 연구결과를 정리하여 QRD (Quadratic residue diffuser)를 제안하였으며 실제 홀에 적용하였다[5,6].
- 이상 되어야 하고 잔향실에 시료를 회전시킬 수 있는 시료 회전판 ClVirn table)을 설치하여 확산계수를 측정한다.
- 그 후 Schroeder는 잔향실에서 확산 현상의 측정에 대한 연구(4)를 시작으로 확산체의 음향적 성능에 대한 연구결과를 정리하여 QRD (Quadratic residue diffuser)를 제안하였으며 실제 홀에 적용하였다 [5, 6].
- MLS와 같은 주기적인 신호나 Sweep 신호를 사용하여 측정하고, 적어도 2개소 이상의 음원과 3개소 이상의 #음섬에서 측정하여 총 6회를 측정한다.
- 로 설정하여 15] 회전시 72회 측정하였다.
- MLS와 같은 주기적 인 신호나 Sweep 신호를 사용하 11 측 정하고, 적어도 2개소 이상의 음원과 3개소 이상의 음섬에서 측정하여 총 6회를 측정한다.
- 본 연구에서는 ∆Φ =5º 로 설정하여 1회 회전시 72회 측정하였다.
- 본 연구에서는 ∆Φ =5º 로 설정하여 1회 회전시 72회 측정하였다. 또한 잔향실의 문을 닫은 후 내부 공기 흐름의 안정화를 위하여 최소한 15/N분 이상 기다린 후 측정을 실시한다. 그림 3은 확산계수 측정에 대한 개략도이다.
- 측정 프로그램은 MLSSA 2000 System을 사용하였으며 1/10 축소잔향실에서 트위터 스피커를 이용하여 2개소에서 신호를 각각 발생시킨 후 B&K 1/8 inch microphone을 이용하여 3개소에서 각 음원에 따라 수음하였다.
- 시료의 높이 (AT0)가 7.5, 10, 12.5, 15, 17.5 cm 인 5가지의 반구를 사용하였으며 (이후확산체는 실물크기, 측정 주파수 대역은 실제 측정치로 표기함) 각 크기별로 시료 회전판을 가득 채웠을 경우의 확산계수를 측정하였다.
- 시료의 높이 (h･10)가 7.5, 10, 12.5, 15, 17.5 cm 인 5가지의 반구를 사용하였으며 (이후 확산체는 실물크기, 측정 주파수 대역은 실제 측정치로 표기함) 각 크기별로 시료 회전판을 가득 채웠을 경우의 확산계수를 측정하였다.
- 본 연구에서는 ISO 확산계수 측정방법을 이용하여 기본적인 확산형태인 반구를 이용하여 크기별 점유밀도별 확산계수를 측정하였다. 측정 프로그램은 MLSSA 2000 System을 사용하였으며 1/10 축소잔향실에서 트위터 스피커를 이용하여 2개소에서 신호를 각각 발생시킨 후 B&K 1/8 inch microphone을 이용하여 3개소에서 각 음원에 따라 수음하였다.
- 본 연구에서는 ISO 확산계수 측정방법을 이용하여 기본적인 확산형태인 반구를 이용하여 크기별 점유밀도별 확산계수를 측정하였다. 측정 프로그램은 MLSSA 2000 System을 사용하였으며 1/10 축소잔향실에서 트위터 스피커를 이용하여 2개소에서 신호를 각각 발생시킨 후 B&K 1/8 inch microphone을 이용하여 3개소에서 각 음원에 따라 수음하였다. 시료 회전판의 직경은 4.
- 확산계수 측정방법을 토대로 5가지 크기의 반구의 확산계수를 측정하였다. 시료의 높이 (h･10)가 7.
- 한켠의 길이가 20 cm인 정육면체의 각재를 사용하여 같은 점유밀도일 경우 일정한 패턴을 가지고 배치되었을 경우와 무작위로 배치되었을 경우의 확산계수를 측정하였다.
- 크기가 다른 5가지 반구의 확산계수 측정결과 가장 큰 나산게수를 보인 17.5 cm의 반구를 사용하여 그림 8과 1이 전체 점유밀도를 증가시키며 확산계수를 측정하였다.
- 크기가 다른 5가지 반구의 확산계수 측정결과 가장 큰 확산게수를 보인 17.5 cm의 반구를 사용하여 그림 8과 같이 전체 점유밀도를 증가시키며 확산계수를 측정하였다.
- 한켠의 길이가 20 cm인 정육면체의 각재를 사용하여 같은 점유밀도일 경우 일정한 패턴을 가지고 배치되었을 경우와 무작위로 배치되었을 경우의 확산계수를 측정하였다. 다음의 그림 10은 측정당시의 배치 모습이다.
- 한변의 길이가 20 cm인 각재의 전체적인 점유밀도를 10%에서 70%까지 10%씩 증가시키며 확산계수를 측정하였다. 각재의 점유밀도 증가에 따른 1/3 옥타브 밴드의 주파수별 확산계수의 측정결과를 500 Hz 대역부터 평균하여 각 점유 밀도별로 그림 12에 나타내었다.
- 한변의 길이가 20 cm인 각재의 전체적인 점유밀도를 10%에서 70%까지 10%씩 증가시키며 확산계수를 측정하였다. 각재의 점유밀도 증가에 따른 1/3 옥타브 밴드의 주파수별 확산계수의 측정결과를 500 Hz 대역부터 평균하여 각 점유 밀도별로 그림 12에 나타내었다.
- 본 논문에서는 ISO/TC 43/SC 2/WG25에서 제안한 확산음장에서의 확산계수 측정방법을 기반으로 크기와 점유밀도 변화에 따른 반구확산체의 확산계수와배치와 밀도 변화에 따른 각재확산체의 확산계수를 각각 측정하였다. 측정결과 15 cm 이상의 돌출높이를 가지는 반구에서 확산계수가 높게 나타났으며 전체적 인 점유밀도 약 50%에서 최적의 확산성능을 보였다.
- 본 논문에서는 ISO/TC 43/SC 2/WG25에서 제안한 확산음장에서의 확산계수 측정방법을 기반으로 크기와 점유밀도 변화에 따른 반구확산체의 확산계수와배치와 밀도 변화에 따른 각재확산체의 확산계수를 각각 측정하였다. 측정결과 15 cm 이상의 돌출높이를 가지는 반구에서 확산계수가 높게 나타났으며 전체적 인 점유밀도 약 50%에서 최적의 확산성능을 보였다.
대상 데이터
- 측정에 사용한 5가지 반구는 독일의 Klass & Gessmann에서 제작한 높은 밀도를 가진 딱딱한 재질의 나무이며 그림 5는 측정당시 사용한 5가지 반구의 모습이다.
- 5 cm 인 5가지의 반구를 사용하였으며 (이후 확산체는 실물크기, 측정 주파수 대역은 실제 측정치로 표기함) 각 크기별로 시료 회전판을 가득 채웠을 경우의 확산계수를 측정하였다. 측정에 사용한 5가지 반구는 독일의 Klass & Gessmann에서 제작한 높은 밀도를 가진 딱딱한 재질의 나무이며 그림 5는 측정당시 사용한 5가지 반구의 모습이다.
성능/효과
- 측정결 4 止, 17.5 cm의 반구의 경우 0.7가량의 높은 확산계수를 2인 반면 나머지 크기의 반구는 0.6이하의 값을 보였으 너 15 cm의 반구까지는 크기가 증가할수록 확산계수가 그렷한증가를 보이고 있으나 그 이후 확산계수의 증가량 I 둔화되는 경향을 볼 수 있다.
- 측정 결과 그림 6과 같이 저주파 대역의 확산계수는 거의 0에 가까운 값이 측정되었다. 15, 17.5 cm 반구의 경우 확산계수가 다른 크기의 반구에 비해 비교적 높게 측정되었으며 중주파수 대역이후 최고 0.8 이상의 확산계수를 보였다. 7.
- 5 cm 반구의 경우 200 Hz대 역부터 확산계수가증가하는 경향을 볼 수 있다. 따라서 반구의 크기가 커질수록 저주파 대역의 확산이 증가하는 것으로 나타났다.
- 그림 7에서는 반구의 주파수별 확산계수를500Hz대역 이후부터 평균한 값을 각 크기별로 나타내었다. 측정결과 15, 17.5 cm의 반구의 경우 0.7가량의 높은 확산계수를 보인 반면 나머지 크기의 반구는 0.6이하의 값을 보였으며 15 cm의 반구까지는 크기가 증가할수록 확산계수가 뚜렷한 증가를 보이고 있으나 그 이후 확산계수의 증가량이 둔화되는 경향을 볼 수 있다.
- 본 논문에서는 ISO/TC 43/SC 2/WG25에서 제안한 확산음장에서의 확산계수 측정방법을 기반으로 크기와 점유밀도 변화에 따른 반구확산체의 확산계수와배치와 밀도 변화에 따른 각재확산체의 확산계수를 각각 측정하였다. 측정결과 15 cm 이상의 돌출높이를 가지는 반구에서 확산계수가 높게 나타났으며 전체적 인 점유밀도 약 50%에서 최적의 확산성능을 보였다.
- 본 논문에서는 ISO/TC 43/SC 2/WG25에서 제안한 확산음장에서의 확산계수 측정방법을 기반으로 크기와 점유밀도 변화에 따른 반구확산체의 확산계수와배치와 밀도 변화에 따른 각재확산체의 확산계수를 각각 측정하였다. 측정결과 15 cm 이상의 돌출높이를 가지는 반구에서 확산계수가 높게 나타났으며 전체적 인 점유밀도 약 50%에서 최적의 확산성능을 보였다.
- 각재의 경우 전체적인 점유밀도가 약 30%인 경우에서 높은 확산계수를 보였으며 전체적으로 일정한 점유 밀도를 가지고 확산체가분포되었을 경우 각 주파수별 확산계 수가 비슷한 경향을 보여 배치 형태에는 크게 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.
- 각재의 경우 전체적인 점유밀도가 약 30%인 경우에서 높은 확산계수를 보였으며 전체적으로 일정한 점유 밀도를 가지고 확산체가분포되었을 경우 각 주파수별 확산계 수가 비슷한 경향을 보여 배치 형태에는 크게 영향을 받지 않는 것으로 나타났다.
후속연구
- 본 논문의 확산계수 측정에 관한 연구결과는 향후 콘서트홀이나오페라하우스 등의 음향설계 시 적용될 확산체 설계에 기초적인 자료가 될 것이며, 본 논문의 측정방법론에 의해 산출된 확산계수는 음향설계시 음향설계자, 확산체 제작자, 설계자들의 의사소통에 있어서 매우 중요한 지표로서 활용될 수 있으리라 사료된다.
- 본 논문의 확산계수 측정에 관한 연구결과는 향후 콘서트홀이나오페라하우스 등의 음향설계 시 적용될 확산체 설계에 기초적인 자료가 될 것이며, 본 논문의 측정방법론에 의해 산출된 확산계수는 음향설계시 음향설계자, 확산체 제작자, 설계자들의 의사소통에 있어서 매우 중요한 지표로서 활용될 수 있으리라 사료된다.
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