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문제 정의
- 본 연구에서는 교호작용이 존재할 수 있다고 판단되는 요인들 DB, B, T, SAD을 선택하여 24 요인배치 법에 따른 사전실험을 실시하여 DB와 B, T와 SAD 사이에 유의한 교호작용이 있음을 밝혔다 [15]. 따라서 본 연구에서는 표 4의#형 직교배열표를 만드는 과정에 8가지 음 향특성과 DB와 Bass, T와 SAD 사이의 교호작용이 분석 될 수 있도록 요인들을 배치하였다.
- 청취평가자 선정을 위해 일반 대학생들을 대상으로 예비 청취실험을 한 결과 데이터가 랜덤하여 의미있는 결과를 찾을 수 없었다. 카오디오의 음질에 관심을 가지고 좋고 나쁨을 말하는 사람들은 많은 시간을 음악청취를 위해 할애하는 사람들이라는 판단 하에 본 연구에서는 자동차 오디오를 취미로 삼아 매주 정기적인 청취 모임을 갖는 동호회 회원들을 평가자로 선택하기로 하였다. 그러나 이는 평가자의 선호도가 동호회의 기호 쪽으로 편의 (biased)될 수 있음을 의미한다.
- "본 연구에서는 촤종적으로 어떤 음향변수(/"" =가 전체 음질의 선호도에 통계적으로 유의한 영향을 미치는지 알아보며, 또한 어떤 음향변수가 각각의 개별 음질선호도에 유의한 영향을 미치는지 살펴보기 위하여 분산분석 [17](2)][22]을 실시하였다."
- 본 연구에서는 촤종적으로 어떤 음향변수(#)가 전체 음질의 선호도에 통계적으로 유의한 영향을 미치는지 알아보며, 또한 어떤 음향변수가 각각의 개별 음질 선호도에 유의한 영향을 미치는지 살펴보기 위하여 분산 분석 [17][21][22]을 실시하였다.
제안 방법
- 1987년에 미국에서 결성되어 국제적인 단체로 발전한 IASCA (International Auto Sound Challenge Association)와 미국의 USACI (United States Autosound Competition International), MECA(Mobile Electronics Competition Association), 그리고 유럽의 EMMA (European Mobile Kfedia Association) 등은 각자의 음질평가 기준을 정하고 매년 많은 횟수의 음질평가 대회를 개최해오고 있으며, 우리나라에서도 자동차오디오 동호회들을 중심으로 음질평가 대회를 개최하 고 있다. 이 단체들은 음질을 결정하는 각 요소들에 대한 가중치를 추정하여, 이들을 이용한 가중 합 (weighted sum)을 기준으로 우수 차량을 결정하였다. 하지만, 몇 안 되는 음질평가자의 주관적 판단에 의존하는 이 방법은 그 공평성에 대해 많은 논란을 겪었다.
- 본 연구의 대상이 차량이므로 여기서는 카오디오 협회에서 채택한 항목과 유사한 Deep Bass (DB)와 Bass (B), Treble (T), Sum of Absolute Deviation (SAD), dynamics (D), Stage (S), Ambience (A), Clarity (C)의 8가지를 평가항목으로 결정하였다. 여기서 DB, B, T, SAD는 주파수 재생 특성을 나타내는 변수로써, DB는 100Hz 이하의 초저음의 양을, B는 100Hz~lkHz 대역의 주파수 가중한 저음의 양을, T는 lKHz~20KHz 대역의 주파수 가중한 고음의 양을 나타내고 SAD는 주파수 특성의 불균일한 정도를 나타낸다.
- 본 연구의 대상이 차량이므로 여기서는 카오디오 협회에서 채택한 항목과 유사한 Deep Bass (DB)와 Bass (B), Treble (T), Sum of Absolute Deviation (SAD), dynamics (D), Stage (S), Ambience (A), Clarity (C)의 8가지를 평가항목으로 결정하였다. 여기서 DB, B, T, SAD는 주파수 재생 특성을 나타내는 변수로써, DB는 100Hz 이하의 초저음의 양을, B는 100Hz~lkHz 대역의 주파수 가중한 저음의 양을, T는 lKHz~20KHz 대역의 주파수 가중한 고음의 양을 나타내고 SAD는 주파수 특성의 불균일한 정도를 나타낸다.
- 2를 사용하였다. 음향이 각 스피커로부터 청취자의 귀에 도달하는 시간을 조절할 수 있도록 스피커 별로 시간지연이 가능하게 하였고, 각 채널 별로 모두 크로스오버 및 1/3 옥타브 이퀄라이저를 이용하여 음질 조절이 가능하도록 시스템을 구성하였다.
- 2를 사용하였다. 음향이 각 스피커로부터 청취자의 귀에 도달하는 시간을 조절할 수 있도록 스피커 별로 시간지연이 가능하게 하였고, 각 채널 별로 모두 크로스오버 및 1/3 옥타브 이퀄라이저를 이용하여 음질 조절이 가능하도록 시스템을 구성하였다.
- 스피커 장착 전에 장착 가능한 부위들에 대한 임펄스 응답을 측정하여, 음상에 크게 영향을 미치는 트위터로부터의 초기반시음의 영향이 가장 작은 위치에 스피커의 위치를 선정하였다. 본 연구에 사용한 측정시스템은 Liberty Instrument 사의 Praxis 시스템이며, 임펄스 응답의 Swept-sine (Chirp) 신호를 사용하여 측정하였다.
- 그림 2는 각 스피커로부터 측정한 임펄스 응답의 예이다. 스피커 장착 후 크로스오버와 딜레이, 그리고 1/3 옥타브 필터를 사용하여 각 스피커로부터 청취자까지의 전달함수가 평탄해지도록 만들어서 주파수영역에서 발생할 수 있는 coloration을 최소화하였다.
- 차량의 종류 및 마감방법에 따라 음원 (스피커)과 경계조건 (반사, 흡음특성 등)이 달라지므로 시스템의 음향전달함수는 차량마다 차이가 있고 따라서 음질 또한 차량의 종류에 따라 달라진다. 본 논문에서는 이러한 차량에 따른 차이를 최소화하기 위하여 청취실험을 하기에 앞서 청취자 (마네킹)의 귀에 바이노럴 마이크로폰을 설치하여 시스템의 임펄스 응답을 측정한 후 1/3옥타브 필터를 이용하여 역필터링을 수행하고 Delay 기기를 이용하여 각 스피커로부터 청취자의 귀에 이르는 시간차를 동일하게 조절함으로써 음질의 컬러레이션 (coloration)과 음상 (imaging)의 이동을 최대한 방지하도록 하였다. 본 논문에서 조작한 8요인은 이러한 이퀄라이징 (equalizing) 이후 인위적 조작을 통해 만들어졌다 그림 3은 청취평가를 위해 이퀄라이징 수행 전후의 주파수 전달함수 특성을 보여준다.
- 차량의 종류 및 마감방법에 따라 음원 (스피커)과 경계조건 (반사, 흡음특성 등)이 달라지므로 시스템의 음향전달함수는 차량마다 차이가 있고 따라서 음질 또한 차량의 종류에 따라 달라진다. 본 논문에서는 이러한 차량에 따른 차이를 최소화하기 위하여 청취실험을 하기에 앞서 청취자 (마네킹)의 귀에 바이노럴 마이크로폰을 설치하여 시스템의 임펄스 응답을 측정한 후 1/3옥타브 필터를 이용하여 역필터링을 수행하고 Delay 기기를 이용하여 각 스피커로부터 청취자의 귀에 이르는 시간차를 동일하게 조절함으로써 음질의 컬러레이션 (coloration)과 음상 (imaging)의 이동을 최대한 방지하도록 하였다. 본 논문에서 조작한 8요인은 이러한 이퀄라이징 (equalizing) 이후 인위적 조작을 통해 만들어졌다 그림 3은 청취평가를 위해 이퀄라이징 수행 전후의 주파수 전달함수 특성을 보여준다.
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같은 음향 특성에 대하여도 재생되는 음원의 장르에 따라서 평가자가 느끼는 선호도가 달라질 수 있다고 판단하여 팝과 클래식을 청취음악의 장르로 선정하고, 각 장
르별로 한 곡을 선정한 후 각 곡의 50초 분량을 사용하였다. 음원은 팝의 경우 Rebecca Pidgeon의 "Spanish Harlem, 클래식의 경우는Elmer Bernstein의 Wagnifkait Seven 중에서 발췌하였다. -
같은 음향 특성에 대하여도 재생되는 음원의 장르에 따라서 평가자가 느끼는 선호도가 달라질 수 있다고 판단하여 팝과 클래식을 청취음악의 장르로 선정하고, 각 장
르별로 한 곡을 선정한 후 각 곡의 50초 분량을 사용하였다. 음원은 팝의 경우 Rebecca Pidgeon의 "Spanish Harlem, 클래식의 경우는Elmer Bernstein의 Wagnifkait Seven 중에서 발췌하였다. -
다음 표 1에서와 같이 평가항목 (음향변수) 별로 각 음원을 변형하여 다양한 음원을 제작하였고, 이들을 청취자들이 비교 평가하도록 하여 선호도를 조사하였다. 표
- 본 연구에서는 교호작용이 존재할 수 있다고 판단되는 요인들 DB, B, T, SAD을 선택하여 24 요인배치 법에 따른 사전실험을 실시하여 DB와 B, T와 SAD 사이에 유의한 교호작용이 있음을 밝혔다 [15], 따라서 본 연구에서는 표 4의 孫(2第)형 직교배열표를 만드는 과정에 8가지 음향특성과 DB와 Bass, T와 SAD 사이의 교호작용이 분석될 수 있도록 요인들을 배치하였다.
- 요인배치 법에 따른 사전실험을 실시하여 DB와 B, T와 SAD 사이에 유의한 교호작용이 있음을 밝혔다 [15]. 따라서 본 연구에서는 표 4의#형 직교배열표를 만드는 과정에 8가지 음 향특성과 DB와 Bass, T와 SAD 사이의 교호작용이 분석 될 수 있도록 요인들을 배치하였다.
- 표 3의 음향특성조합에 따라 팝과 클래식에 대한 16가 지의 평가음원을 만들면, 통계적 실험계획을 사용하지 않을 경우 512가지였던 평가음원 수는 청취평가가 충분 히 가능한 16가지로 줄어든다. 이 직교배열법에 따라 평 가자는 16가지의 음향특성 조합으로 만들어진 음원의 음 질에 대한 주관평가를 한다. 이때, 평가자는 주어진 기준 음원을 기준으로 16가지 평가음원의 음질에 대한 주관평 가를 한다 [17].
- 표 3의 음향특성조합에 따라 팝과 클래식에 대한 16가 지의 평가음원을 만들면, 통계적 실험계획을 사용하지 않을 경우 512가지였던 평가음원 수는 청취평가가 충분 히 가능한 16가지로 줄어든다. 이 직교배열법에 따라 평 가자는 16가지의 음향특성 조합으로 만들어진 음원의 음 질에 대한 주관평가를 한다. 이때, 평가자는 주어진 기준 음원을 기준으로 16가지 평가음원의 음질에 대한 주관평 가를 한다 [17].
- 청취평가자 선정을 위해 일반 대학생들을 대상으로 예비 청취실험을 한 결과 데이터가 랜덤하여 의미있는 결과를 찾을 수 없었다. 카오디오의 음질에 관심을 가지고 좋고 나쁨을 말하는 사람들은 많은 시간을 음악청취를 위해 할애하는 사람들이라는 판단 하에 본 연구에서는 자동차 오디오를 취미로 삼아 매주 정기적인 청취 모임을 갖는 동호회 회원들을 평가자로 선택하기로 하였다. 그러나 이는 평가자의 선호도가 동호회의 기호 쪽으로 편의 (biased)될 수 있음을 의미한다.
- 그러나 이것 역시 성별이 음질 선호도에 편의된 영향을 미칠 수 있음을 의미한다. 이와 같은 문화적 또는 성별 요인으로 인한 편의를 조정하기 위하여 팝과 클래식의 음악 장르를 실험 요인으로 사용하였다.
- 그러나 이것 역시 성별이 음질 선호도에 편의된 영향을 미칠 수 있음을 의미한다. 이와 같은 문화적 또는 성별 요인으로 인한 편의를 조정하기 위하여 팝과 클래식의 음악 장르를 실험 요인으로 사용하였다.
- 음향특성들 중 실험에서 그 값을 조정할 수 있는 요인, 즉 평가항목들을 설명변수로 두고 이들의 조합에 따라 재생된 음원의 음질에 대하여 평가자가 내린 선호도 점수 를 반응변수로 정하였다.
- 음향특성들 중 실험에서 그 값을 조정할 수 있는 요인, 즉 평가항목들을 설명변수로 두고 이들의 조합에 따라 재생된 음원의 음질에 대하여 평가자가 내린 선호도 점수 를 반응변수로 정하였다.
- 주관평가를 할 때 SD (semantic differential) 척도 [18][19]를 쓰는 것이 효과적이므로 [20], 기준음원에 대한 선호도 0을 중심으로 제시된 음원에 대한 상대 선호도 를 표 1에서와 같이 -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3의 7점 척도의 SD 척도로 나타내도록 하였다. 3가지 이상의 음원을 한꺼번에 평가하는 것이 쉽지 않으므로 평가자는 새로운 음원을 청취하기에 전에 음원을 가공하기 이전 상태인 기준음원을 먼저 청취한 후 제시된 평가대상 음원을 청취 하여 상대평가 하도록 하였다.
- 주관평가를 할 때 SD (semantic differential) 척도 [18][19]를 쓰는 것이 효과적이므로 [20], 기준음원에 대한 선호도 0을 중심으로 제시된 음원에 대한 상대 선호도 를 표 1에서와 같이 -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3의 7점 척도의 SD 척도로 나타내도록 하였다. 3가지 이상의 음원을 한꺼번에 평가하는 것이 쉽지 않으므로 평가자는 새로운 음원을 청취하기에 전에 음원을 가공하기 이전 상태인 기준음원을 먼저 청취한 후 제시된 평가대상 음원을 청취 하여 상대평가 하도록 하였다. 이때 평가자들이 각 평가 음원에 앞서 기준음원을 듣게 되면, 평가자들이 들어야 하는 총 음원의 수는 평가대상 음원의 2배가 된다.
- 주관평가를 할 때 SD (semantic differential) 척도 [18][19]를 쓰는 것이 효과적이므로 [20], 기준음원에 대한 선호도 0을 중심으로 제시된 음원에 대한 상대 선호도 를 표 1에서와 같이 -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3의 7점 척도의 SD 척도로 나타내도록 하였다. 3가지 이상의 음원을 한꺼번에 평가하는 것이 쉽지 않으므로 평가자는 새로운 음원을 청취하기에 전에 음원을 가공하기 이전 상태인 기준음원을 먼저 청취한 후 제시된 평가대상 음원을 청취 하여 상대평가 하도록 하였다. 이때 평가자들이 각 평가 음원에 앞서 기준음원을 듣게 되면, 평가자들이 들어야 하는 총 음원의 수는 평가대상 음원의 2배가 된다.
- 이때 평가자들이 각 평가 음원에 앞서 기준음원을 듣게 되면, 평가자들이 들어야 하는 총 음원의 수는 평가대상 음원의 2배가 된다. 따라서 본 실험에서는 16번의 기준음원과 16 가지의 음향특성 조합으로 재생된 음원으로 이루어진 32개의 평가음원을 듣고 주관평가를 하며, 또한 팝과 클래식에 대하여 각각 실험하게 되므로 청취하는 횟수는 총 64번이 된다. 단, 팝과 클래식을 나누어 청취실험을 하였고, 팝과 클래식 음원 평가 사이에 평가자들이 휴식을 취하도록 하였다.
- 이때 평가자들이 각 평가 음원에 앞서 기준음원을 듣게 되면, 평가자들이 들어야 하는 총 음원의 수는 평가대상 음원의 2배가 된다. 따라서 본 실험에서는 16번의 기준음원과 16 가지의 음향특성 조합으로 재생된 음원으로 이루어진 32개의 평가음원을 듣고 주관평가를 하며, 또한 팝과 클래식에 대하여 각각 실험하게 되므로 청취하는 횟수는 총 64번이 된다. 단, 팝과 클래식을 나누어 청취실험을 하였고, 팝과 클래식 음원 평가 사이에 평가자들이 휴식을 취하도록 하였다.
- 따라서 본 실험에서는 16번의 기준음원과 16 가지의 음향특성 조합으로 재생된 음원으로 이루어진 32개의 평가음원을 듣고 주관평가를 하며, 또한 팝과 클래식에 대하여 각각 실험하게 되므로 청취하는 횟수는 총 64번이 된다. 단, 팝과 클래식을 나누어 청취실험을 하였고, 팝과 클래식 음원 평가 사이에 평가자들이 휴식을 취하도록 하였다. 평가음원과 기준음원의 재생시간은 각각 50초였으며 평가자는 평가음의 재생 중 언제라도 기준음원을 다시 들을 수 있도록 하였다.
- 단, 팝과 클래식을 나누어 청취실험을 하였고, 팝과 클래식 음원 평가 사이에 평가자들이 휴식을 취하도록 하였다. 평가음원과 기준음원의 재생시간은 각각 50초였으며 평가자는 평가음의 재생 중 언제라도 기준음원을 다시 들을 수 있도록 하였다.
- 단, 팝과 클래식을 나누어 청취실험을 하였고, 팝과 클래식 음원 평가 사이에 평가자들이 휴식을 취하도록 하였다. 평가음원과 기준음원의 재생시간은 각각 50초였으며 평가자는 평가음의 재생 중 언제라도 기준음원을 다시 들을 수 있도록 하였다.
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지금까지 이 분야의 연구는 얻어진 자료의 평균을 구하는 수준에 머물렀는데, 본 연구에서는 일변량 분산분석을 적용하여 어떤 음향 특성이 어떤 음질 특성에 통계적 으로 유의한 영향을 미치는지 통계적으로 분석하였다.
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지금까지 이 분야의 연구는 얻어진 자료의 평균을 구하는 수준에 머물렀는데, 본 연구에서는 일변량 분산분석을 적용하여 어떤 음향 특성이 어떤 음질 특성에 통계적 으로 유의한 영향을 미치는지 통계적으로 분석하였다.
- 차량의 음질에 오디오기기의 품질에 의한 영향을 최소화하기 위하여 고품질의 카오디오 기기를 별도로 장착하였으며 차량의 종류 및 마감 조건이 주는 영향을 최소화 하기 위하여 각 채널별로 1/3옥타브 이퀄라이저 및 딜레이기기를 이용하여 주파수특성을 교정한 후 청취시험을 하였다.
- 차량의 음질에 오디오기기의 품질에 의한 영향을 최소화하기 위하여 고품질의 카오디오 기기를 별도로 장착하였으며 차량의 종류 및 마감 조건이 주는 영향을 최소화 하기 위하여 각 채널별로 1/3옥타브 이퀄라이저 및 딜레이기기를 이용하여 주파수특성을 교정한 후 청취시험을 하였다.
- 본 논문에서는 통계학적인 실험계획법의 직교배열법을 사용하여 기존의 연구들이 서너 개 이상의 음향변수를 실험에 포함시키지 못한 한계를 극복하였으며 실제로 단지 16개의 평가음원을 이용하여 8가지의 음향특성에 대한 선호도를 조사할 수 있었다.
- 평가자의 청취를 용이하게 함으로써 높은 신뢰도의 데이터를 얻기 위하여, 평가자들이 기준음원을 0으로 두고 시험대상 음원을 상대평가 하도록 하였다.
대상 데이터
- 청취실험을 위하여 국산 5인승 대형승용차를 선택하였으며, 평가시 차량 오디오의 품질에 따른 영향을 최소화하기 위하여 카오디오 업계에서 고급제품으로 평가되고 있는 제품을 실험 대상 차량에 별도로 장착하였다. 그림 1은 본 연구를 위하여 장착한 카오디오 시스템 구성도이다.
- 청취실험을 위하여 국산 5인승 대형승용차를 선택하였으며, 평가시 차량 오디오의 품질에 따른 영향을 최소화하기 위하여 카오디오 업계에서 고급제품으로 평가되고 있는 제품을 실험 대상 차량에 별도로 장착하였다. 그림 1은 본 연구를 위하여 장착한 카오디오 시스템 구성도이다.
- 그림 1은 본 연구를 위하여 장착한 카오디오 시스템 구성도이다. 스피커로는 Scanspeak D2904 / 600000 트위터, Scanspeak 15W / 8530K00 미드우퍼, Skaiming 12인치 서브우퍼, 앰프로는 Brax X-2400.2 및 Brax X-2000.2를 사용하였다. 음향이 각 스피커로부터 청취자의 귀에 도달하는 시간을 조절할 수 있도록 스피커 별로 시간지연이 가능하게 하였고, 각 채널 별로 모두 크로스오버 및 1/3 옥타브 이퀄라이저를 이용하여 음질 조절이 가능하도록 시스템을 구성하였다.
- 그림 1은 본 연구를 위하여 장착한 카오디오 시스템 구성도이다. 스피커로는 Scanspeak D2904 / 600000 트위터, Scanspeak 15W / 8530K00 미드우퍼, Skaiming 12인치 서브우퍼, 앰프로는 Brax X-2400.2 및 Brax X-2000.2를 사용하였다. 음향이 각 스피커로부터 청취자의 귀에 도달하는 시간을 조절할 수 있도록 스피커 별로 시간지연이 가능하게 하였고, 각 채널 별로 모두 크로스오버 및 1/3 옥타브 이퀄라이저를 이용하여 음질 조절이 가능하도록 시스템을 구성하였다.
- 그러나 이는 평가자의 선호도가 동호회의 기호 쪽으로 편의 (biased)될 수 있음을 의미한다. 또한 카오디오에 대한 전문적인 지식을 갖춘 여성 평가자를 찾기 어려워서, 본 실험의 평가자들은 모두 20-30대 남자로 구성되었다. 그러나 이것 역시 성별이 음질 선호도에 편의된 영향을 미칠 수 있음을 의미한다.
데이터처리
- 통계분석에서 검정통계량을 이용하여 해당하는 변수의 효과가 유의한지를 판단하기 위하여 해당 검정통계량의 유의확률을 미리 정한 유의수준과 비교한다. 이 때, 유의수준이란 통계적 판단을 내릴 때 발생하는 오류에 대한 허용된 확률로써, 분석 전에 미리 정해두는 값이다.
- 음향특성이 음질특성 대한 선호도에 미치는 영향을 분 석하기 위하여 분산분석법을 실시하였다. 자료가 정규성을 갖도록 만들기 위하여 얻어진 자료로부터 평가자 평균을 제거한 후 선형모형을 세웠으므로 평가자에 의한 블록 효과가 제거되었다.
- 음향특성이 음질특성 대한 선호도에 미치는 영향을 분 석하기 위하여 분산분석법을 실시하였다. 자료가 정규성을 갖도록 만들기 위하여 얻어진 자료로부터 평가자 평균을 제거한 후 선형모형을 세웠으므로 평가자에 의한 블록 효과가 제거되었다.
- 나머지 음질 특성의 조정 된 선호도에서도 같은 결과들 볼 수 있었다. 또한 각각의 조정된 선호도를 종속변수로 두고, 8개의 음향변수를 독립 변수로 하는 중회귀분석을 실시하여 잔차분석을 하였다. 그림 3은 종합선호도에 대한 QQ-plot으로서 잔차들과 정규분포로부터 생성된 난수들의 순서자료 (Order Statistics)를 쌍으로 찍어보는 것으로 주어진 자료의 정규성을 확인할 수 있는데, 본 자료의 경우 이들이 일직선상에 위치하므로 자료가 정규분포를 따른다고 볼 수 있 다.
- 나머지 음질 특성의 조정 된 선호도에서도 같은 결과들 볼 수 있었다. 또한 각각의 조정된 선호도를 종속변수로 두고, 8개의 음향변수를 독립 변수로 하는 중회귀분석을 실시하여 잔차분석을 하였다. 그림 3은 종합선호도에 대한 QQ-plot으로서 잔차들과 정규분포로부터 생성된 난수들의 순서자료 (Order Statistics)를 쌍으로 찍어보는 것으로 주어진 자료의 정규성을 확인할 수 있는데, 본 자료의 경우 이들이 일직선상에 위치하므로 자료가 정규분포를 따른다고 볼 수 있 다.
- 그림 3은 종합선호도에 대한 QQ-plot으로서 잔차들과 정규분포로부터 생성된 난수들의 순서자료 (Order Statistics)를 쌍으로 찍어보는 것으로 주어진 자료의 정규성을 확인할 수 있는데, 본 자료의 경우 이들이 일직선상에 위치하므로 자료가 정규분포를 따른다고 볼 수 있 다. 따라서 얻어진 자료가 정규분포의 가정을 만족시킨 다고 보고 분산분석을 실시하여 팝과 클래식에 대하여 표 5와 표 6의 분산분석표를 얻었다.
- 그림 3은 종합선호도에 대한 QQ-plot으로서 잔차들과 정규분포로부터 생성된 난수들의 순서자료 (Order Statistics)를 쌍으로 찍어보는 것으로 주어진 자료의 정규성을 확인할 수 있는데, 본 자료의 경우 이들이 일직선상에 위치하므로 자료가 정규분포를 따른다고 볼 수 있 다. 따라서 얻어진 자료가 정규분포의 가정을 만족시킨 다고 보고 분산분석을 실시하여 팝과 클래식에 대하여 표 5와 표 6의 분산분석표를 얻었다.
이론/모형
- 본 연구에서는 최소한의 실험횟수로 다양한 음향 특성 조합을 만들어내고 분석하기 위하여 최경미와 두세진 [15], 임도형 [16]에서 사용되었던 통계적 직교배열법 [17]을 이용하였다. 이때 음향특성 별로 각각의 선호도를 조사하는 [15] 대신, 각 샘플 음원 별로 한 개의 종합선호도 만을 사용한다.
- 스피커 장착 전에 장착 가능한 부위들에 대한 임펄스 응답을 측정하여, 음상에 크게 영향을 미치는 트위터로부터의 초기반시음의 영향이 가장 작은 위치에 스피커의 위치를 선정하였다. 본 연구에 사용한 측정시스템은 Liberty Instrument 사의 Praxis 시스템이며, 임펄스 응답의 Swept-sine (Chirp) 신호를 사용하여 측정하였다. 그림 2는 각 스피커로부터 측정한 임펄스 응답의 예이다.
- 따라서 본 논문에서는 2^보다는 훨씬 적은 尹번의 실험만으로 균형 잡히고 일반화된 음향 환경을 구현한 후, 중요한 요인과 교호작용의 유의성을 검정할 수 있게 해주는 통계적 직교 배열법 [17] 을 사용한다.
- 음향변수의 수가 많거나 실험에 사용되는 각 음향변수의 값이 많아질수록 실험조합의 수가 기하급수적으로 커지므로, 통계적 실험계획의 적용이 필수적이다. 따라서 본 논문에서는 28보다는 훨씬 적은 24번의 실험만으로 균형 잡히고 일반화된 음향 환경을 구현한 후, 중요한 요인과 교호작용의 유의성을 검정할 수 있게 해주는 통계적 직교배열법 [17]을 사용한다.
- 본 연구는 응답을 측정하기 위하여 평가자들에게 제시된 기준음원에 대한 감성적 선호도를 0으로 하여 다른 음원에 대한 상대 선호도를 -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3의 7점의 SD 척도법을 사용하였다. SD 척도 자료 중에서 분포가 언덕모양을 이루는 자료에 한하여 Student t-분포에 적용 되는 검정법을 사용하는 것이 통용되고 있다 [19][22][23].
- 나아가 음질 선호도에 비선형적인 현상을 보일 것으로 예상되는 일부 음향 특성들을 분석하기 위해서는 3수준 실험이 필요하다. 그러나 이것은 직교배열법을 적용한다 하더라도 실험회수가 2수준의 경우보다 월등히 많아지므로 또 다른 종류의 실험계획법 개발이 필요할 수도 있다.
성능/효과
- 스피커 장착 후 크로스오버와 딜레이, 그리고 1/3 옥타브 필터를 사용하여 각 스피커로부터 청취자까지의 전달함수가 평탄해지도록 만들어서 주파수 영역에서 발생할 수있는 coloration을 최소화흐]였다.
- 그림 4는 평가음원의 전체구간에 대한 1/3 옥타브 주파수 특성을 나타내는데 전체가청 주파수 대역에 걸쳐 통상적인 주파수 스펙트럼을 보이고 있다. 본 평가 음원의 경우 400压를 기준으로 이하의 저음은 팝이, 이상의 고음은 클래식이 더 높은 음에너지를 가지고 있는 것을 볼 수 있다.
- 표 3의 음향특성조합에 따라 팝과 클래식에 대한 16가 지의 평가음원을 만들면, 통계적 실험계획을 사용하지 않을 경우 512가지였던 평가음원 수는 청취평가가 충분 히 가능한 16가지로 줄어든다. 이 직교배열법에 따라 평 가자는 16가지의 음향특성 조합으로 만들어진 음원의 음 질에 대한 주관평가를 한다.
- 7점 척도의 SD 척도법은 정규분포 가정을 만족시킬 수 없지만, 이를 평가자의 평균에 대하여 수정한 값은 정규분포에 가까운 모양을 보임을 확인할 수 있었다 우선 음질의 특성 DB에 대한 조정된 선호도를 그림 3과 같이 히스토그램으로 그려 보았는데, 막대의 모양이 정규곡선에 잘 들어맞는 것을 볼 수 있었다 나머지 음질 특성의 조정된 선호도에서도 같은 결과들 봄 수 있었다.
- .1어서 음향 특성 중 SAD만이 음질 선호도에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다.
- 7점 척도의 SD 척도법은 정규분포 가정을 만족시킬 수 없지만, 이를 평가자의 평균에 대하여 수정한 값은 정규 분포에 가까운 모양을 보임을 확인할 수 있었다 우선 음질의 특성 DB에 대한 조정된 선호도를 그림 3과 같이 히스토그램으로 그려 보았는데, 막대의 모양이 정규곡선에 잘 들어맞는 것을 볼 수 있었다. 나머지 음질 특성의 조정 된 선호도에서도 같은 결과들 볼 수 있었다.
- 주어진 음질의 선호도를 음향특성 별로 따로 측정하여 다변량 분산분석에 의한 결과 [5]와 비교해보면, T, SAD, T*SAD가 유의하게 나타난 점은 동일하나, B와 S 대신 DB가 유의하게 나타난 점은 다르다. 특히 주목할 부분은 두 분석 모두에서 T의 유의확률이 상대적으로 매우 낮아서, 평가자들이 많은 음향특성 중에서 T의 변화에 가장 예민하게 반응함을 알 수 있다. 다변량 분산분석의 개체 간 효과검정에서도 비슷한 점을 발견할 수 있었는데, 평가자들은 음향특성 T를 조정하는 것에 따라 거의 대부분 영역에서 음질 선호도의 차이를 뚜렷하게 느끼고 있었다 [15].
- 재생된 클래식의 전체 음질 선호도에 영향을 미치는 음향요인을 살펴보기 위하여 F-통계량의 p-값을 표 6에 나타내 었다. 유의수준 0.1에서 음향특성 중 SAD만이 음질 선호도에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이것은 유의수준 0.
- 본 논문에서는 통계학적인 실험계획법의 직교배열법을 사용하여 기존의 연구들이 서너 개 이상의 음향변수를 실험에 포함시키지 못한 한계를 극복하였으며 실제로 단지 16개의 평가음원을 이용하여 8가지의 음향특성에 대한 선호도를 조사할 수 있었다.
- 본 논문에서는 또한 재생된 음향의 음질에 대한 여러 평기자들의 주관적 선호도를 일변량 분산분석법으로 분석하여, 일반적으로 전체 음질의 선호도를 결정짓는 음 향특성을 찾아냈으며 각각의 음질 선호도에 유의한 영향을 미치는 개별 음향 특성을 찾아내었다 일변량 분산분석 결과, 재생된 팝음악의 음질에 대한 전체 선호도에 영향을 미치는 음향특성들은 유의수준 0.05에서 T와 SAD 가 음질 선호도에 유의한 영향을 미치며. 유의수준 0.
- 본 논문에서는 또한 재생된 음향의 음질에 대한 여러 평기자들의 주관적 선호도를 일변량 분산분석법으로 분석하여, 일반적으로 전체 음질의 선호도를 결정짓는 음 향특성을 찾아냈으며 각각의 음질 선호도에 유의한 영향을 미치는 개별 음향 특성을 찾아내었다 일변량 분산분석 결과, 재생된 팝음악의 음질에 대한 전체 선호도에 영향을 미치는 음향특성들은 유의수준 0.05에서 T와 SAD 가 음질 선호도에 유의한 영향을 미치며. 유의수준 0.
- 재생된 음질의 음향특성별로 선호도를 측정하여 다변량 분산분석을 하여 얻어진 결과와 비교해볼 때, 팝의 경우에는 선호도 변수의 형태가 바뀌어도 평가자들이 비교적 일관된 평가를 하는 것에 비하여 클래식의 경우에는 그렇지 못함을 알 수 있었다. 또한, 팝의 경우 평가자들이 Treble의 변화에 가장 예민하게 반응함을 알 수 있었고, SAD에 대하여도 팝과 클래식 모두에서 유의한 반응을 보임을 알 수 있었다. 이외에도 평가자들이 DB에 대하여도 예민하게 반응하고 있음을 알 수 있었다.
후속연구
- 이때 음향특성 별로 각각의 선호도를 조사하는 [15] 대신, 각 샘플 음원 별로 한 개의 종합선호도 만을 사용한다. 이렇게 함으로써 음질을 결정짓는 여러 가지 요소에 대한 주관적인 선호도를 한 번에 조사할 수 있으며 각 요소에 대한 가중치도 얻을 수 있을 것으로 기대된다.
- 향후에 팝뿐 아니라 클래식에서도 좋은 청취력을 갖춘 소위 Sicert-Goer를 평가자로 확보하는 것이 매우 중요할 것이다.
- 또한 향후 소비자를 만족시킬 수카 오디오카오디오 튜닝의 방향을 제시하였다는 점에서 본 연구가 갖는 의미가 크다
- 이는 아마도 평가자들이 평소 클래식보다는 팝에 더 익숙하였기 때문이거나, 혹은 팝이 클래식보다 평가 면에서 쉬운 장르일 수 있음을 의미한다. 향후에 팝뿐 아니라 클래식에서도 좋은 청취력을 갖춘 소위 Concert-Goer를 평가자로 확보하는 것이 매우 중요할 것이다.
- 하지만 본 연구의 결과를 활용하면 오디오를 사용할 일반 소비자의 음향적 기호가 어떠한지 발견할 수 있다. 또한 향후 소비자를 만족시킬 수 있는 카오디오 튜닝의 방향을 제시하였다는 점에서 본 연구가 갖는 의미가 크다
- 본 논문에서는 정차된 상태에서의 음질 선호도를 조사 하였지만 차량이 주행할 경우는 주행소음이 발생하여 마스킹 현상이 발생하게 되고 음질 선호도에도 변화가 발생 할 것이 분명하다. 따라서 향후 연구에서는 주행소음을 포함하는 청취시험을 할 필요가 있다. 나아가 음질 선호도에 비선형적인 현상을 보일 것으로 예상되는 일부 음향 특성들을 분석하기 위해서는 3수준 실험이 필요하다.
- 본 논문에서는 정차된 상태에서의 음질 선호도를 조사 하였지만 차량이 주행할 경우는 주행소음이 발생하여 마스킹 현상이 발생하게 되고 음질 선호도에도 변화가 발생 할 것이 분명하다. 따라서 향후 연구에서는 주행소음을 포함하는 청취시험을 할 필요가 있다. 나아가 음질 선호도에 비선형적인 현상을 보일 것으로 예상되는 일부 음향 특성들을 분석하기 위해서는 3수준 실험이 필요하다.
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