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문제 정의
- 현대의 다목적 극장의 경우 콘서트 모드로 바뀌면 그 무대부의 형상은 이러한 무대 끝단의 반사벽과 반사천정으로 무대가 구획되므로 이 연구결과가 응용될 수 있을 것이다. 그를 위해 본 연구를 통하여 무대천장높이 변화에 따른 음향특성들의 관계를 도출함으로서 무대체적의 음향적 영향에 구체적으로 접근하고 적절한 음향특성을 갖는 무대의 체적을 다양하게 산출하여 실제 홀 설계에 적용할 수 있는 방향을 제시하고자 하였다.
- 본 논문에서는 컴퓨터 시뮬레이션과 축소모형실험을 이용하여, 콘서트홀에서 반사판 높이를 포함한 천장높이 및 무대 특성 등을 변화시킴으로서 그에 따른 객석에서의 음향요소의 변화를 조사하였다.
가설 설정
- 31m)m3의 체적을 가진 소규모 장방형 홀의 1：25 축소모형에서 아크릴 반사판을 이용하여 무대부분의 천장고를 2cm씩 6cm까지 4단계로 낮춰 가며 실험하였다. 모델의 스케일은 1：25였지만, 반사판의 높이에 의한 음향을 살펴보는 것이 주목적이었기 때문에 1：10의 축소로 가정하고 실험을 실시하였다. 또한 대상 축소모형에서는 무대반사판이 무대 부피의 변화와 같은 역할을 하도록 제작하였다.
- 31m)m3의 체적을 가진 소규모 장방형 홀의 1：25 축소모형에서 아크릴 반사판을 이용하여 무대부분의 천장고를 2cm씩 6cm까지 4단계로 낮춰 가며 실험하였다. 모델의 스케일은 1：25였지만, 반사판의 높이에 의한 음향을 살펴보는 것이 주목적이었기 때문에 1：10의 축소로 가정하고 실험을 실시하였다. 또한 대상 축소모형에서는 무대반사판이 무대 부피의 변화와 같은 역할을 하도록 제작하였다.
제안 방법
- 0.253 (1.2mxO.68mxO.31m)m3의 체적을 가진 소규모 장방형 홀의 1：25 축소모형에서 아크릴 반사판을 이용하여 무대부분의 천장고를 2cm씩 6cm까지 4단계로 낮춰 가며 실험하였다. 모델의 스케일은 1：25였지만, 반사판의 높이에 의한 음향을 살펴보는 것이 주목적이었기 때문에 1：10의 축소로 가정하고 실험을 실시하였다.
- 모델의 스케일은 1：25였지만, 반사판의 높이에 의한 음향을 살펴보는 것이 주목적이었기 때문에 1：10의 축소로 가정하고 실험을 실시하였다. 또한 대상 축소모형에서는 무대반사판이 무대 부피의 변화와 같은 역할을 하도록 제작하였다.
- 무대의 용적변화에 따른 음향특성을 검토하기 위하여 그림1과 같이 대상 홀의 무대천장 높이 (h=9.2m)를 Im 간격으로 3m까지 증가 (h=12.2m) 및 감소 (h=6.2m)시키며 음향 파라미터들의 변화를 분석하였다. 천장의 기본 형태 (넓이, 재료, 경사각 등)는 변하지 않고, 높이만 변하 도록 천장의 각을 유지한 채 수직으로 평행 이동시켰다.
- 무대의 용적변화에 따른 음향특성을 검토하기 위하여 그림1과 같이 대상 홀의 무대천장 높이 (h=9.2m)를 Im 간격으로 3m까지 증가 (h=12.2m) 및 감소 (h=6.2m)시키며 음향 파라미터들의 변화를 분석하였다. 천장의 기본 형태 (넓이, 재료, 경사각 등)는 변하지 않고, 높이만 변하 도록 천장의 각을 유지한 채 수직으로 평행 이동시켰다.
- 본 논문에서는 컴퓨터 시뮬레이션과 축소모형실험을 이용하여, 콘서트홀에서 반사판 높이를 포함한 천장높이 및 무대 특성 등을 변화시킴으로서 그에 따른 객석에서의 음향요소의 변화를 조사하였다.
- 04초 정도로 큰 차이를 보이지 않는다. 본 시뮬레이션의 목적은 정확한 음향예측을 위한 것이 아닌 경향성을 살피기 위한 것이므로 기존의 값들과 정확히 일치하는 값이 필요하지는 않기 때문에 현 상태에서 시뮬레이션을 진행하였다.
- 와 LF값의 변화를 나타낸 것으로 무대천장 높이에 따른 값의 변화는 거의 없는 것으로 나타났다. 사용한 프로그램과 축소모형실험을 위한 장비의 특성으로 인하여 동일한 파라미터를 대상으로 측정을 할 수 없었으나, 1-IACCE3과 LF는 공간감을 나타내는 파라미터로 높은 상관성을 보이는 것이 입증되었으므로[14] 각각의 실험에 적합한 파라미터를 선정하여 활용하였다.
- 와 LF값의 변화를 나타낸 것으로 무대천장 높이에 따른 값의 변화는 거의 없는 것으로 나타났다. 사용한 프로그램과 축소모형실험을 위한 장비의 특성으로 인하여 동일한 파라미터를 대상으로 측정을 할 수 없었으나, 1-IACCE3과 LF는 공간감을 나타내는 파라미터로 높은 상관성을 보이는 것이 입증되었으므로[14] 각각의 실험에 적합한 파라미터를 선정하여 활용하였다.
- 음원은 컴퓨터 시뮬레이션에서의 설정과 마찬가지로 좌우 대칭의 장방형 형태로 인한 에코와 음의 포커스 현상을 방지하기 위하여, 무대 전면 중앙에서 뒤로 3cm, 좌측으로 1cm에 위치하였다. 수음점은 음원으로부터 6cm부터 20cm 거리까지 2cm 간격을 두고 지그재그로 배치하였다.
- 음원은 컴퓨터 시뮬레이션에서의 설정과 마찬가지로 좌우 대칭의 장방형 형태로 인한 에코와 음의 포커스 현상을 방지하기 위하여, 무대 전면 중앙에서 뒤로 3cm, 좌측으로 1cm에 위치하였다. 수음점은 음원으로부터 6cm부터 20cm 거리까지 2cm 간격을 두고 지그재그로 배치하였다.
- 앞서 시행한 컴퓨터 시뮬레이션에서 보여 진 경향성이 다른 방법으로 적용되었을 경우에도 나타나는지 확인하기 위하여 축소모형실험을 실시하였다.
- 앞서 실시한 BSH의 시뮬레이션과 축소모형실험의 결과를 확인하기 위하여 축소모형실험의 대상이 되었던 홀의 음향특성을 시뮬레이션을 통하여 살펴보았다.
- 앞서 실시한 BSH의 시뮬레이션과 축소모형실험의 결과를 확인하기 위하여 축소모형실험의 대상이 되었던 홀의 음향특성을 시뮬레이션을 통하여 살펴보았다.
- 표 2는 시뮬레이션을 통하여 나온 주요 음향 특성치와 실제 홀의 그것을 나타낸 것이다. 잔향시간을 제외하고는 실제 홀의 값과 많은 차이를 보이지만, 본 시뮬레이션의 주요한 목적상 살펴보고자 하는 것이 무대 공간의 체적에 따른 객석음향 특성의 변화추세였기 때문에 음향 특성을 명확하게 일치시키지 않고, 잔향시간의 근접에 초점을 맞추어 시뮬레이션을 설정하였다.
- 표 2는 시뮬레이션을 통하여 나온 주요 음향 특성치와 실제 홀의 그것을 나타낸 것이다. 잔향시간을 제외하고는 실제 홀의 값과 많은 차이를 보이지만, 본 시뮬레이션의 주요한 목적상 살펴보고자 하는 것이 무대 공간의 체적에 따른 객석음향 특성의 변화추세였기 때문에 음향 특성을 명확하게 일치시키지 않고, 잔향시간의 근접에 초점을 맞추어 시뮬레이션을 설정하였다.
- 68mxO.31m)m3의 체적을 가진 소규모 장방형 홀의 1：25 축소모형에서 아크릴 반사판을 이용하여 무대부분의 천장고를 2cm씩 6cm까지 4단계로 낮춰 가며 실험하였다. 모델의 스케일은 1：25였지만, 반사판의 높이에 의한 음향을 살펴보는 것이 주목적이었기 때문에 1：10의 축소로 가정하고 실험을 실시하였다.
- 축소더미헤드는 실제 사람의 귀의 특성을 살펴보기 위해, 그림 9과 같이 압축 스티로폼을 사용하여 사람이 좌석에 앉았을 때의 높이인 1.2m의 1/10인 12cm의 크기로 제작하였다. 축소더미헤드는 1991년 발표된 Xiang의 논문에 발표된 축소더미헤드를 참고하여 제작하였다.
- 측정 프로그램으로는 Monkey Forest (MF)를 이용하였고, 음원은 스파크 소스를, 마이크는 1/8 inch 마이크로폰 (B&K 4138) 2개를 사용하였고, 더미헤드의 머리에 두 개의 마이크로폰을 설치하여 IACC를 측정하였으며, 그 외의 파라미터는 하나의 마이크로폰으로 측정하였다.
- 측정 프로그램으로는 Monkey Forest (MF)를 이용하였고, 음원은 스파크 소스를, 마이크는 1/8 inch 마이크로폰 (B&K 4138) 2개를 사용하였고, 더미헤드의 머리에 두 개의 마이크로폰을 설치하여 IACC를 측정하였으며, 그 외의 파라미터는 하나의 마이크로폰으로 측정하였다.
대상 데이터
- 0.253 (1.2mxO.68mxO.31m)E의 체적을 가진 소규모 장방형 홀의 1:25 축소모형에서 아크릴 반사판을 이용하여 무대부분의.
- 대상 홀은 서울시에 위치하는 432석 규모에 약 3900 (30x17x7.7)m3의 체적을 갖는 홀로서 평면형태는 장방형이다.
- 대상 홀은 서울시에 위치하는 432석 규모에 약 3900 (30x17x7.7)就의 체적을 갖는 홀로서 평면형태는 장방 형이다.
- 본 논문에서 컴퓨터 시뮬레이션의 대상으로 장방형 형태의 홀로 음향적으로 세계에서 가장 좋은 홀 'Big 3' 중 하나인 Boston Symphony Hall (이하 BSH)을 단순화하여 적용하였으며, 축소모형실험은 서울 근교에 신축된 400석 규모의 콘서트홀을 대상으로 하였다.
- 본 논문에서 컴퓨터 시뮬레이션의 대상으로 장방형 형태의 홀로 음향적으로 세계에서 가장 좋은 홀 'Big 3' 중 하나인 Boston Symphony Hall (이하 BSH)을 단순화하여 적용하였으며, 축소모형실험은 서울 근교에 신축된 400석 규모의 콘서트홀을 대상으로 하였다.
- 음원은 무대의 음향특성을 반영하기 위하여 폭이 좁아지는 공간 안쪽으로 프로세니움 내부에 깊숙이 배치하였고, 좌우 대칭형 홀이므로 음원의 중앙배치에 의한 음의 초 점화 등 문제점이 일어날 수 있기 때문에 중앙에서 좌측으로 lm 이동하여 배치하였다. 수음점은 1층 12개소, 2층 6개소, 3층 7개소 등 총 25개소를 무대로부터의 거리와 측벽으로부터의 거리를 고려하여 그림2와 같이 선정하였다. 수음점 또한 음원과 마찬가지의 이유로 정 중앙은 피하여 배치하였다.
- 음원은 무대의 음향특성을 반영하기 위하여 폭이 좁아지는 공간 안쪽으로 프로세니움 내부에 깊숙이 배치하였고, 좌우 대칭형 홀이므로 음원의 중앙배치에 의한 음의 초 점화 등 문제점이 일어날 수 있기 때문에 중앙에서 좌측으로 lm 이동하여 배치하였다. 수음점은 1층 12개소, 2층 6개소, 3층 7개소 등 총 25개소를 무대로부터의 거리와 측벽으로부터의 거리를 고려하여 그림2와 같이 선정하였다. 수음점 또한 음원과 마찬가지의 이유로 정 중앙은 피하여 배치하였다.
- 2m의 1/10인 12cm의 크기로 제작하였다. 축소더미헤드는 1991년 발표된 Xiang의 논문에 발표된 축소더미헤드를 참고하여 제작하였다. 당시의 더미헤드는 마이크를 진동판이 위쪽을 향하게 하여 머리 속으로 내장시키고, 이도 (耳道)를 뚫어 마이크 진동판까지 연결시켜 놓았다[1U.
- 2m의 1/10인 12cm의 크기로 제작하였다. 축소더미헤드는 1991년 발표된 Xiang의 논문에 발표된 축소더미헤드를 참고하여 제작하였다. 당시의 더미헤드는 마이크를 진동판이 위쪽을 향하게 하여 머리 속으로 내장시키고, 이도 (耳道)를 뚫어 마이크 진동판까지 연결시켜 놓았다[1U.
- 축소더미헤드는 실제 사람의 귀의 특성을 살펴보기 위해, 그림 9과 같이 압축 스티로폼을 사용하여 사람이 좌석에 앉았을 때의 높이인 1.2m의 1/10인 12cm의 크기로 제작하였다. 축소더미헤드는 1991년 발표된 Xiang의 논문에 발표된 축소더미헤드를 참고하여 제작하였다.
이론/모형
- 본 연구에 컴퓨터 시뮬레이션은 덴마크 공대의 Rindel 교수에 의해 개발된 Odeon 6.0을 사용하였다. Odeon은 binaural room simulation 소프트웨어로서 'Ray tracing'법을 사용하고 있으며, 반사되는 음선의 밀도에 의한 실내음향의 파라미터들을 계산하는 프로그램이다.
성능/효과
- 또한 객석 전면부와 후면부의 잔향시간의 변화를 살펴보면, 기본에서 줄어들 경우 전면부의 변화율은 약-0.06[sec/m], 후면부는 약 -0.01[sec/m]로 무대천장 높이의 영향은 객석의 전면부에 커다란 영향을 끼치는 것으로 나타났다.
- 또한 객석 전면부와 후면부의 잔향시간의 변화를 살펴보면, 기본에서 줄어들 경우 전면부의 변화율은 약-0.06[sec/m], 후면부는 약 -0.01[sec/m]로 무대천장 높이의 영향은 객석의 전면부에 커다란 영향을 끼치는 것으로 나타났다.
- 또한 축소모형 Dummy head를 이용하여 IACC를 측정하였으나 시뮬레이션을 통하여 도출된 LF와 IACC 모두 눈에 띄지 않은 변화를 보여 천장높이의 변화에 따른 음향적 공간감의 변화는 미비한 것으로 나타났다.
- 또한 축소모형 Dummy head를 이용하여 IACC를 측정하였으나 시뮬레이션을 통하여 도출된 LF와 IACC 모두 눈에 띄지 않은 변화를 보여 천장높이의 변화에 따른 음향적 공간감의 변화는 미비한 것으로 나타났다.
- 01초의 차이를 나타냈다. 또한 축소모형의 결과는 실제 스케일로 보았을 경우, 천장고 20cm 차이로서 그 변화가 그리 크지 않음에도 불구하고, 역시 잔향시간의 JND 0.05초를 초과하는 유효한 값의 차이를 보이고 있다.
- 시뮬레이션과 축소모형실험의 결과, 무대천장높이의 변화는 잔향시간을 비롯한 여러 가지 음향요소들에 영향을 끼치는 것을 알 수 있었다. 위의 결과를 활용하여 공간의 목적에 적정한 음향을 위한 무대천장의 높이를 산출할 수 있을 것으로 사료된다.
- 시뮬레이션과 축소모형실험의 결과, 무대천장높이의 변화는 잔향시간을 비롯한 여러 가지 음향요소들에 영향을 끼치는 것을 알 수 있었다. 위의 결과를 활용하여 공간의 목적에 적정한 음향을 위한 무대천장의 높이를 산출할 수 있을 것으로 사료된다.
- 이것은 무대천장높이가 낮아질수록 잔향시간이 증가하는 것을 나타내고 있다. 유효한 변화폭을 나타낸 객석의 전면부의 값의 변화를 살펴보면 기준높이에서 1.45초였던 잔향시간이 높이를 3m 낮추었을 경우 1.64초까지 증가하였다. 반면 후면부는 1.
- 09[sec/m]로 컴퓨터 시뮬레이션에서의 변화율보다 더 큰 값을 보이고 있다. 이 결과로 작은 공간일수록 무대천장높이에 민감하다는 결론을 내릴 수 있었다.
- 11[sec/m]의 값을 나타내었다. 이를 통하여 큰 용적을 갖는 홀보다는 작은 용적을 갖는 홀에서 무대천장높이에 더욱 민감하다는 것을 예측할 수 있었다.
- 11[sec/m]의 값을 나타내었다. 이를 통하여 큰 용적을 갖는 홀보다는 작은 용적을 갖는 홀에서 무대천장높이에 더욱 민감하다는 것을 예측할 수 있었다.
- 컴퓨터 시뮬레이션과 축소모형 실험을 통하여 무대천장높이 즉 무대의 체적과 잔향시간과의 관계를 도출해낼 수 있었다. 일정 기준 이하의 높이에서는 무대천장높이가 감소할 경우 객석의 잔향시간이 증가한다는 결론을 얻을 수 있었다. 이러한 현상의 원인은 낮아진 천장으로 인하여 강해진 초기반사음이 객석으로 전달되는 직접음을 보강하는 역할을 하기 때문으로 사료된다.
- 컴퓨터 시뮬레이션과 축소모형 실험을 통하여 무대천장높이 즉 무대의 체적과 잔향시간과의 관계를 도출해낼 수 있었다. 일정 기준 이하의 높이에서는 무대천장높이가 감소할 경우 객석의 잔향시간이 증가한다는 결론을 얻을 수 있었다. 이러한 현상의 원인은 낮아진 천장으로 인하여 강해진 초기반사음이 객석으로 전달되는 직접음을 보강하는 역할을 하기 때문으로 사료된다.
- 일정한 높이를 기준으로 하여 무대천장높이가 감소함에 따라 무대부의 체적도 감소하게 되고, 그에 따라 잔향시간이 늘어나는 것으로 나타났다. 또한 일정 높이를 초과하게 되면 다시 잔향시간이 증가하는 현상이 나타났다.
- 일정한 높이를 기준으로 하여 무대천장높이가 감소함에 따라 무대부의 체적도 감소하게 되고, 그에 따라 잔향시간이 늘어나는 것으로 나타났다. 또한 일정 높이를 초과하게 되면 다시 잔향시간이 증가하는 현상이 나타났다.
- 컴퓨터 시뮬레이션과 축소모형 실험을 통하여 무대천장높이 즉 무대의 체적과 잔향시간과의 관계를 도출해낼 수 있었다. 일정 기준 이하의 높이에서는 무대천장높이가 감소할 경우 객석의 잔향시간이 증가한다는 결론을 얻을 수 있었다.
- 컴퓨터 시뮬레이션과 축소모형 실험을 통하여 무대천장높이 즉 무대의 체적과 잔향시간과의 관계를 도출해낼 수 있었다. 일정 기준 이하의 높이에서는 무대천장높이가 감소할 경우 객석의 잔향시간이 증가한다는 결론을 얻을 수 있었다.
후속연구
- 위의 결과를 활용하여 공간의 목적에 적정한 음향을 위한 무대천장의 높이를 산출할 수 있을 것으로 사료된다. 그를 위해서는 향후 무대부 측벽면의 기하학적 형태 및 객석부의 용적 변화에 따른 여러 파라미터들의 변화에 대한 연구가 필요할 것이며, 축소모형실험과 실제 홀에서의 실험을 비교ㆍ분석 하여 무대부의 여러 요소들과 그에 따른 파라미터들의 변화에 관한 많은 연구가 선행되어야 할 것이다.
- 위의 결과를 활용하여 공간의 목적에 적정한 음향을 위한 무대천장의 높이를 산출할 수 있을 것으로 사료된다. 그를 위해서는 향후 무대부 측벽면의 기하학적 형태 및 객석부의 용적 변화에 따른 여러 파라미터들의 변화에 대한 연구가 필요할 것이며, 축소모형실험과 실제 홀에서의 실험을 비교ㆍ분석 하여 무대부의 여러 요소들과 그에 따른 파라미터들의 변화에 관한 많은 연구가 선행되어야 할 것이다.
- 위의 결과를 활용하여 공간의 목적에 적정한 음향을 위한 무대천장의 높이를 산출할 수 있을 것으로 사료된다. 그를 위해서는 향후 무대부 측벽면의 기하학적 형태 및 객석부의 용적 변화에 따른 여러 파라미터들의 변화에 대한 연구가 필요할 것이며, 축소모형실험과 실제 홀에서의 실험을 비교ㆍ분석 하여 무대부의 여러 요소들과 그에 따른 파라미터들의 변화에 관한 많은 연구가 선행되어야 할 것이다.
- 시뮬레이션과 축소모형실험의 결과, 무대천장높이의 변화는 잔향시간을 비롯한 여러 가지 음향요소들에 영향을 끼치는 것을 알 수 있었다. 위의 결과를 활용하여 공간의 목적에 적정한 음향을 위한 무대천장의 높이를 산출할 수 있을 것으로 사료된다. 그를 위해서는 향후 무대부 측벽면의 기하학적 형태 및 객석부의 용적 변화에 따른 여러 파라미터들의 변화에 대한 연구가 필요할 것이며, 축소모형실험과 실제 홀에서의 실험을 비교ㆍ분석 하여 무대부의 여러 요소들과 그에 따른 파라미터들의 변화에 관한 많은 연구가 선행되어야 할 것이다.
- 시뮬레이션과 축소모형실험의 결과, 무대천장높이의 변화는 잔향시간을 비롯한 여러 가지 음향요소들에 영향을 끼치는 것을 알 수 있었다. 위의 결과를 활용하여 공간의 목적에 적정한 음향을 위한 무대천장의 높이를 산출할 수 있을 것으로 사료된다. 그를 위해서는 향후 무대부 측벽면의 기하학적 형태 및 객석부의 용적 변화에 따른 여러 파라미터들의 변화에 대한 연구가 필요할 것이며, 축소모형실험과 실제 홀에서의 실험을 비교ㆍ분석 하여 무대부의 여러 요소들과 그에 따른 파라미터들의 변화에 관한 많은 연구가 선행되어야 할 것이다.
- 현대의 다목적 극장의 경우 콘서트 모드로 바뀌면 그 무대부의 형상은 이러한 무대 끝단의 반사벽과 반사천정으로 무대가 구획되므로 이 연구결과가 응용될 수 있을 것이다. 그를 위해 본 연구를 통하여 무대천장높이 변화에 따른 음향특성들의 관계를 도출함으로서 무대체적의 음향적 영향에 구체적으로 접근하고 적절한 음향특성을 갖는 무대의 체적을 다양하게 산출하여 실제 홀 설계에 적용할 수 있는 방향을 제시하고자 하였다.
- 현대의 다목적 극장의 경우 콘서트 모드로 바뀌면 그 무대부의 형상은 이러한 무대 끝단의 반사벽과 반사천정으로 무대가 구획되므로 이 연구결과가 응용될 수 있을 것이다. 그를 위해 본 연구를 통하여 무대천장높이 변화에 따른 음향특성들의 관계를 도출함으로서 무대체적의 음향적 영향에 구체적으로 접근하고 적절한 음향특성을 갖는 무대의 체적을 다양하게 산출하여 실제 홀 설계에 적용할 수 있는 방향을 제시하고자 하였다.
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