[논문]청취자 선호도를 반영한 콘서트홀 음향설계

김지현; 오양기

doi:10.7776/ask.2019.38.2.139

청취자 선호도를 반영한 콘서트홀 음향설계
Room acoustic design of a concert hall with a reflection of listeners' preference 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.38 no.2, 2019년, pp.139 - 144

초록
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콘서트홀의 소리품질을 나타내는 실내음향 지표들이 다수 개발되어 있으며, 청취자들이 기대하는 소리에 관한 경험적인 연구의 결과로 각 실내음향 지표들의 적정 범위가 제안되었다. 그러나 세월의 흐름에 따라 연주나 청취환경의 경향이 변하고 있고, 각 지표의 적정 범위에 대해 연구자들의 이견이 존재하는 등의 문제가 드러나고 있다. 콘서트홀의 음향환경에 대해 청취자들이 어떠한 선호개념을 갖고 있는지 조사하고 이를 콘서트홀의 음향설계에 반영하여야 한다. 이 연구에서는 음악의 연주 및 청취에 전문적인 경험을 갖고 있는 우리나라의 청취자들을 대상으로 콘서트홀 음향효과에 대한 선호도를 조사하고 평가하였다. 그리고 그 결과를 반영하여 청취조건을 구현하는 콘서트홀의 음향설계 프로세스를 제안하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Various room acoustic parameters and their optimal values were proposed and verified as proper interpretations to the listeners' preference of concert hall sounds. However the listening environment has been changed since they were developed, and the listeners' preference may not be the same among countries of different cultural backgrounds. Actual listeners' preference should be applied to the design of a new concert hall. A survey on the listening preference was carried out for 22 music experts. A room acoustical design process was proposed which made the acoustical environment of a concert hall as close to the listeners' preferences.

주제어

표/그림 (10)

그림 Fig. 1. AKG K-1000, Aune X1s and Aune X7s.
표 Table 1. Settings of simulation software.
표 Table 2. Settings of simulation software.
표 Table 3. Acoustic parameters and listening samples.
표 Table 4. Musical background of the 22 subjects.
표 Table 5. Numerical result of the listening test.
표 Table 6. Listener preference and the design target.
그림 Fig. 2. Marshall reflector design and the 1^st reflections.
표 Table 7. Predicted reverberation times.
표 Table 8. Listener preference and the design target.

AI 본문요약
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문제 정의

^[2]이후 콘서트홀의 소리품질을 나타내는 실내음향 지표들이 다수 개발되었으며, 청취자들이 기대하는 소리에 관한 경험적인 연구의 결과로 그 적정 범위가 제안되었다. 많은 콘서트홀의 실내음향 설계가 이렇게 추천된 적정값을 목표로 하여 수행되었다. 그러나 세월의 흐름에 따른 연주나 음악 감상의 트랜드 변화, 빈야드 타입 평면형 콘서트홀의 청취환경 변화 등에 따라 각 지표의 적정 범위에 대한 연구자들의 이견이 존재하는 등 문제가 드러나고 있다.
이 연구에서는 음악의 연주 및 청취에 전문적인 경험을 갖고 있는 우리나라의 청취자들을 대상으로 콘서트홀 음향효과에 대한 선호도를 조사하고 평가하였다. 다소 긴 잔향시간과 크지 않은 소리크기, 넓은 음폭, 높은 무대반사판 등의 일반적인 개념과 약간의 차이를 보이고 있다.

제안 방법

이 콘서트홀은 확성되지 않은 원음의 전달성능을 극대화하기 위해 모든 벽면과 천장면은 확산반사 혹은 지향반사 마감으로 설계하였다. 2,000석 규모의 빈야드타입 콘서트홀의 용적을 24,000 m³ ~ 25,000 m³으로 변화시켜가면서 만석시 잔향시간의 중간대역 평균값을 2.32 s ~ 2.44 s 범위로 좁혀나가는 음향설계프로세스를 진행하였다. Fig.
2에 훨씬 못미치는 측면반사음비율을 보이고 있다.^[11] 각 마샬반사체는 각각 특정한 테라스 좌석부위에 측면반사음을 제공할 수 있도록 그 위치와 크기 및 형태를 설계하였다. 또한 무대 정면의 좌석부위에 대해서는 그 영역을 세분하여 슈박스홀의 측벽 역할을 대신할 수 있는 나눔벽을 추가하였다.
이 기준값과 더불어 이 수치가 현재 시점에서 우리나라 청취자들의 선호도와 일치하는지 청취자 선호도 조사를 통해 확인하기 위하여 이 기준값 주변의 수치로 비교값(comparative values을 설정하였다. 데논 CD 의 내용 중 음향지표 항목의 평가에 적합한 무향음원을 선별하여 이 충격응답과 컨볼루션하여 Table 3에서 나타낸 것과 같은 청취시험용 음원을 제작하였다. 청취자들의 사전 청취를 위해 미리 배포한 음원은 음악적 맥락의 이해를 돕기 위해 3분으로 다소 길게 제작하였으나, 실제 청취시험 상황에서는 대체로 각 음원의 초반 30 s 이내에서 답변이 이루어지게 된다.
귀를 막아 소리의 방향성 정보를 전혀 얻을 수 없을뿐더러 왜곡된 골전도 효과를 파생시키는 밀착형 헤드셋을 사용하는 것도 청취평가의 취지에 어울리지 않는다. 따라서 조용한 실내에서 개방형 헤드폰을 사용하는 방식으로 청취평가를 진행하였다. 물론 이 개방형 헤드셋도 청취평가용 기기의 성능에 관한 규격^[10]을 만족하는 것이어야 한다.
^[11] 각 마샬반사체는 각각 특정한 테라스 좌석부위에 측면반사음을 제공할 수 있도록 그 위치와 크기 및 형태를 설계하였다. 또한 무대 정면의 좌석부위에 대해서는 그 영역을 세분하여 슈박스홀의 측벽 역할을 대신할 수 있는 나눔벽을 추가하였다. Fig.
무향음원으로써의 조건과 다양성에 관한 필요성을 감안하여 데논 사의 오케스트라 음악 무향녹음 (Denon, Anechoic Orchestral Music Recording) CD를 사용하였다(이하 데논 CD). 이를 위해 2,000석 규모의 빈야드형(vinyard terrace type) 콘서트홀을 설계하고 컴퓨터 시뮬레이션으로 다양한 조건의 충격응답을 도출하였다.
2 dB 수준의 초기음에너지비율을 구현하였다. 소규모 연주와 대규모 연주에서의 무대음의 모니터링 환경에 대한 청취자들의 의견을 반영하여 무대반사판의 기본 높이는 12 m로 설정하되 일부는 8m 높이로 조절 가능하게 설계하였다.
아울러 이 마샬반사체와 테라스 전면벽, 그리고 1층 좌석 나눔벽의 적극적인 초기반사음 확보계획으로 만석시 0.2 dB 수준의 초기음에너지비율을 구현하였다. 소규모 연주와 대규모 연주에서의 무대음의 모니터링 환경에 대한 청취자들의 의견을 반영하여 무대반사판의 기본 높이는 12 m로 설정하되 일부는 8m 높이로 조절 가능하게 설계하였다.
따라서 음향 전문가들의 시점으로 디자인된 청취시험의 절차와 과정에 따라서, 음악을 연주하고 평가하는 전문가들이 듣고 음질을 평가하는 청취시험이 계획되었다. 우리나라 한 지역의 새로운 전용 콘서트홀을 가정하여 일반적으로 권장되는 음향환경으로 설계한 후 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 충격응답을 추출하였다. 이 기준 설계값의 적절한 변경을 통해 잔향시간이 다소 길고 짧은, 혹은 측면반사음 비율이 다소 크고 작은 것 등의 다양한 충격응답을 추가로 제작하여 가청화(auralization)를 통해 해당 지역의 전문가들을 대상으로 청취시험을 수행하였다.
다소 긴 잔향시간과 크지 않은 소리크기, 넓은 음폭, 높은 무대반사판 등의 일반적인 개념과 약간의 차이를 보이고 있다. 이 결과를 반영하여 청취 조건을 구현하는 콘서트홀의 음향설계 프로세스를 제안하였으며, 이 프로세스로 새로운 빈야드 콘서트 홀을 설계하였다. 앞으로 이러한 실증적 프로세스를 확대 연구하여 실내악, 오페라, 뮤지컬 등의 다른 장르 음악이나 교실, 컨벤션홀 등의 다른 목적 공간의 설계에도 적용하는 것이 필요하다.
우리나라 한 지역의 새로운 전용 콘서트홀을 가정하여 일반적으로 권장되는 음향환경으로 설계한 후 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 충격응답을 추출하였다. 이 기준 설계값의 적절한 변경을 통해 잔향시간이 다소 길고 짧은, 혹은 측면반사음 비율이 다소 크고 작은 것 등의 다양한 충격응답을 추가로 제작하여 가청화(auralization)를 통해 해당 지역의 전문가들을 대상으로 청취시험을 수행하였다.
Table 2에서는 이 설계의 초기에 기준값(reference value)으로 설정된 건축음향성능을 표시하였다. 이 기준값과 더불어 이 수치가 현재 시점에서 우리나라 청취자들의 선호도와 일치하는지 청취자 선호도 조사를 통해 확인하기 위하여 이 기준값 주변의 수치로 비교값(comparative values을 설정하였다. 데논 CD 의 내용 중 음향지표 항목의 평가에 적합한 무향음원을 선별하여 이 충격응답과 컨볼루션하여 Table 3에서 나타낸 것과 같은 청취시험용 음원을 제작하였다.
이 콘서트홀은 확성되지 않은 원음의 전달성능을 극대화하기 위해 모든 벽면과 천장면은 확산반사 혹은 지향반사 마감으로 설계하였다. 2,000석 규모의 빈야드타입 콘서트홀의 용적을 24,000 m³ ~ 25,000 m³으로 변화시켜가면서 만석시 잔향시간의 중간대역 평균값을 2.
또한 청취환경이나 문화적 배경이 미국이나 유럽의 청취자들과 다른 우리나라의 청취자들이 같고 있는 독자적 선호개념을 반영할 필요도 있다. 이러한 배경에서 이 연구에서는 콘서트 홀의 무대 및 객석 음향환경에 대한 청취자들 선호도를 조사하고, 그 결과를 반영하여 콘서트홀의 음향설계를 수행하였다.
무향음원으로써의 조건과 다양성에 관한 필요성을 감안하여 데논 사의 오케스트라 음악 무향녹음 (Denon, Anechoic Orchestral Music Recording) CD를 사용하였다(이하 데논 CD). 이를 위해 2,000석 규모의 빈야드형(vinyard terrace type) 콘서트홀을 설계하고 컴퓨터 시뮬레이션으로 다양한 조건의 충격응답을 도출하였다. Table 1에서 CATT- Acoustic V.
인터뷰 과정에서의 정성적 의견과 인터뷰 결과 수치로 드러난 정량적 결과를 콘서트홀 설계에 반영하기 위해 청취자 선호도 분석을 수행하고 설계목표를 설정하였다(Table 6). 이 설계 목표는 전체 좌석의 평균값을 의미하는 것이다.
1에서 이어스피커와 청취평가에 사용된 기기를 볼 수 있다. 청취자의 수가 많지 않고 한 번에 한 사람씩 음원이 제공되어야 하므로 청취평가는 인터뷰 방식으로 진행하였다. 청취자들은 음악을 전공한 인터뷰어에 의해 각 문항을 잘 이해할 수 있도록 설명을 듣고 음향지표의 해당 음원에 대해 대답한다.
특히 무대 주변의 테라스 좌석은 시선 및 음선의 확보가 힘들기 때문에 전체 좌석의 평균 소리크기를 떨어뜨리는 주된 요인이다. 테라스 좌석의 소리크기를 보강하기 위해 무대주변 상부벽에 1차반사음을 테라스 부위로 지향할 수 있는 마샬반사체(Marshall reflectors)를 설계하였다(Fig. 2). 이를 통해 전체 좌석에서의 평균 소리크기 3.

대상 데이터

Table 4. Musical background of the 22 subjects.
물론 이 개방형 헤드셋도 청취평가용 기기의 성능에 관한 규격^[10]을 만족하는 것이어야 한다. 청취 시험용 개방형 헤드셋으로 귀 위치에서 일정 거리 떨어뜨려 착용하도록 설계된 이어스피커 AKG K-1000 을 선택하였다. 청취평가의 관점에서는 낮은 효율에도 불구하고 음원 방향성의 제공과 낮은 음원 왜곡의 장점이 있다.
청취자들은 음악을 전공한 인터뷰어에 의해 각 문항을 잘 이해할 수 있도록 설명을 듣고 음향지표의 해당 음원에 대해 대답한다. 청취평가는 2018년 3월 8일부터 3월 16일 사이에 소음으로부터 차단된 부산문화회관의 분장실 공간에서 이루어졌다. 각 청취자마다 청취평가에 걸린 시간은 약 1시간 정도이다.

성능/효과

저음비는 대체로 높은 쪽을 선호하는 것으로 보인다. 0.1(10 %)의 저음비는 2.68과 2.55 로 멘델스존과 베토벤 음원 모두에서 가장 낮은 선호도롤 보였다. 소리의 크기에 대해서는 다소 의외이지만 5 dB의 높은 G값에 비해 3 dB정도의 보편적인 값에 대한 선호도가 일방적으로 높게 나타났다.
1절에서 언급된 청취감각을 정량화하기 위해 제안된 실내 음향 지표들이다.^[4] 소리의 크기와 분포에 관해서는 소리크기지표로 표시하며, 어느 객석 위치에서 무대 위의 음원이 같은 음원의 무향실 10m 거리에서의 측정값에 비해 얼마나 더 큰 값인지로 나타낸다.^[5] 소리의 울림은 잔향시간과 초기감쇠시간(Early Decay Time, EDT)으로 표시한다.
55 로 멘델스존과 베토벤 음원 모두에서 가장 낮은 선호도롤 보였다. 소리의 크기에 대해서는 다소 의외이지만 5 dB의 높은 G값에 비해 3 dB정도의 보편적인 값에 대한 선호도가 일방적으로 높게 나타났다. 측면음에너지비율에 대해서는 0.
2). 이를 통해 전체 좌석에서의 평균 소리크기 3.5 dB 수준을 확보하였다.
한두 장 합판이나 석고보드로는 저음 공진을 피할 수 없고 이는 125 Hz나 250 Hz 대역음의 흡음을 파생시킨다. 특히 반사음이 중요한 무대반사판이나 측벽을 포함하여 비중 50 Kg/m² 이상의 마감 면적을 늘려나감으로써 저음 흡음률을 최소화하여 공석시 1.17 정도의 양호한 저음비를 구현하였다.

후속연구

이 결과를 반영하여 청취 조건을 구현하는 콘서트홀의 음향설계 프로세스를 제안하였으며, 이 프로세스로 새로운 빈야드 콘서트 홀을 설계하였다. 앞으로 이러한 실증적 프로세스를 확대 연구하여 실내악, 오페라, 뮤지컬 등의 다른 장르 음악이나 교실, 컨벤션홀 등의 다른 목적 공간의 설계에도 적용하는 것이 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	실내음향 지표들이 최근 지닌 문제는 무엇인가?	콘서트홀의 소리품질을 나타내는 실내음향 지표들이 다수 개발되어 있으며, 청취자들이 기대하는 소리에 관한 경험적인 연구의 결과로 각 실내음향 지표들의 적정 범위가 제안되었다. 그러나 세월의 흐름에 따라 연주나 청취환경의 경향이 변하고 있고, 각 지표의 적정 범위에 대해 연구자들의 이견이 존재하는 등의 문제가 드러나고 있다. 콘서트홀의 음향환경에 대해 청취자들이 어떠한 선호개념을 갖고 있는지 조사하고 이를 콘서트홀의 음향설계에 반영하여야 한다.
	측면반사 음비율은 무엇인가?	잔향시간과 달리 초기감쇠시간은 측정지점이 무대에서 가깝거나 강한 초기 반사음이 있는 경우 더 짧아질 수 있다.[6] 측면반사 음비율은 특정 객석위치에 도달하는 전체 음에너지 중 수평방향성분의 비율로 공간적인 인상을 정량화하는 지표이다.[7]
	초기감쇠시간은 어떤 점에서 잔향시간과 다른가?	[5] 소리의 울림은 잔향시간과 초기감쇠시간(Early Decay Time, EDT)으로 표시한다. 잔향시간과 달리 초기감쇠시간은 측정지점이 무대에서 가깝거나 강한 초기 반사음이 있는 경우 더 짧아질 수 있다.[6] 측면반사 음비율은 특정 객석위치에 도달하는 전체 음에너지 중 수평방향성분의 비율로 공간적인 인상을 정량화하는 지표이다.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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