비선형왜곡과 실제 청음 평가 관련성 (thd, imd , mutitone , non-coherent)

"The Correlation between Distortion Audibility and Listener Preference in Headphones" 

(헤드폰에서 비선형왜곡 청취가능성 과 청취자 선호도 간의 상관관계) 

저자: 셰인 올리브, 토드 웰티, 스티브 티미 (리슨사 사장) 등등

http://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=17441

이 논문을 베이스로 쓰여진 글입니다. ㅎ

주의: 오역, 이해력 부족으로 인해 틀릴 수 있는 내용이 다수 포함될 수 있습니다.

http://www.0db.co.kr/xe/LAB_USER/24664

이전에 이 글의 논지와 부합되는 내용입니다.

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안녕하세요? 저번글이 너무 허접해서 같이 보시면 도움 될만한 논문을 가져왔습니다.

제목 그대로 비선형왜곡이 얼마나 청취 평가에 영향을 주느냐? 가 이 논문의 주제입니다.

일단 비선형왜곡을 보여주는 툴에 따라서 비선형 왜곡이 어느 정도인지 판단하는 기준이 결정되는데

그럴려면 이 논문에서 쓰인 측정툴에 대해 어느정도는 이해하고 있어야합니다.

비선형왜곡에 대해서 논문에서 디스토션을 측정하는 툴을 4가지 쓰는데 다음과 같습니다.

1. Thd 

2. IMD (혼변조왜곡, Intermodulation Distortion)

3. Multitone Distortion

4. Non-Coherent Distortion using Music as the Test Signal

측정 툴에 대해 설명 하자면

1. thd 퍼센트는 저번에 설명하였듯이

싱글톤에서 나온 하모닉 디스토션들의 합을 나타낸 겁니다.

2. IMD 의 경우 thd와 다르게 두 싱글톤에서 발생되는 고조파의 합과 차를 이용해 재는 방법입니다.

3. 멀티톤 디스토션의 경우는

thd,imd와 다르게 사인파 하나 말고 여러개의 다중톤의 사인파를 넣어서 디스토션을 재는 방법입니다.

주로 이 방법은 스피커에서 쓰입니다.

4. Non-Coherent distortion 측정 방법은

멀티톤 디스토션에서 더 나아가 실제 음원을(!) 넣어서 디스토션을 재는 방법입니다.

요거는 Listen 사의 Soundcheck 밖에 지원하지 않으며 (헤드폰,이어폰에서는)

추가 모듈을 사야지 분석가능합니다.

https://www.listeninc.com/a-new-method-for-measuring-distortion-using-a-multitone-stimulus-and-non-coherence/

이제 자세히 논문내용을 살펴 볼까요?

청취 평가에 사용된 헤드폰은 다음과 같습니다.

A. Akg k701

B. Beats Studio 

C. Boss QC15

D. Sony Mdr-V600

E. Stax Sr-009 

비선형왜곡 측정치들은 편의상 thd랑 non-coherent distortion 만 올려놓겠습니다.

1. Thd

2. Non-coherent Distortion

비선형왜곡을 제외한 선형왜곡을 최대한 줄이기 위해

모든 헤드폰들은 바이노럴 음원을 통해 재생되었고 eq를 통해 전부 비슷하게 보정했습니다. 

청취 평가는 하만 소식인 훈련받은 청취자들에게 실행되었습니다.

이중 블라인드 테스트로 실행했으며 청취 음압은 80db spl 에서 실시되었습니다.

각 헤드폰에 대해 블라인드 테스트를 통한 청취자들의 선호도 점수는 다음과 같습니다

(009가 K701 보다 구리다니 하만소속 olive&welti 박사의 실험농단 ㄷㄷ)

논문에서 결과에 대한 저자들의 해석을 간단히 요약하자면

1. D의 경우 특정한 측정툴에서 디스토션이 (thd는 100hz 미만에서 non-coherent 100hz-1khz 대역에서)

   높게 나타났습니다.

    이렇게 높은 수치는 청취평가에서도 대부분 지적했으며 점수도 가장 낮습니다.

 -> 높은 thd,non-coherent 디스토션 수치는 훈련된 청취자는 구분 가능하며 별로 좋지 않은 건 사실이지만

     imd 와 multitone 디스토션 수치는 d가 다른 헤드폰에 비해 낮았으며 논문 결과에 따르면

     imd와 mutitone 디스토션 측정툴은 청취평가자들에게는 참고하긴 어려운 툴입니다.

2. C의 경우 thd가 고역대에서 높게 나타나는데 non-coherent 수치는 d 제외하고는

    a,b,e와 비슷하게 적습니다. (1khz 배음 제외)

   청취평가에서는 C의 디스토션을 소수만이 발견했고 청취평가 평균에도 큰 영향을 끼치진 못했습니다.

 -> thd보다는 non-coherent 측정툴이 더 적합

3. 하지만 결과적으로 선형왜곡이 전반적인 헤드폰 평가를 좌지우지 했고

  비선형왜곡의 경우 (D제외) 청취평가에 영향을 거의 주지 못했습니다.

제 생각에는 이 논문과 전의 제가 보았던 논문에서 보건데

"비선형왜곡 측정툴이 더 발전하기 전에는 청취평가와 결부시키는 건 매우 힘들다. "

라는게 제 결론입니다.

 (높은 비선형 왜곡 수치들은 충분히 들릴 수 있고 잘 만들어진 헤드폰이 아님)

덧.

이 논문 저자들을 살펴 보면 재밌습니다.

올리브 웰티 타겟으로 유명한 Welti, Olive 박사

+ Listen 사(Sound Check)의 사장 Temme , 수석연구원 Tatarunis

+ McMullin, Elisabeth 한국에서 일하고 있는 삼성연구원 (윙???!!!!)

하여튼 전반적으로 약간 sound check 에 있는 기능인 non-coherent distortion 측정툴을 광고하려고 

쓴 논문 같은데 나름 의미 있어서 공유하고자 합니다.