지식 청음 혹은 측정치 비교가 필요한 이유

 

 영디비를 비롯한 기타 측정사이트에서는 IEC-60318-4 국제표준을 만족하는 커플러를 사용합니다.

위와 같은 커플러를 자주 보셨을 텐데요. 커녈형 이어폰의 경우 이 커플러를 사용하는 게 표준입니다.

이번 주제는 이러한 커플러와 실제 귀의 차이점과 그로 인한 시사점을 설명해 드리고자 합니다.

 

 

 

커플러(측정기기)에 대한 설명

 

 

 

 

 

 

실제 귀는 위와 같은 구조로 되어 있습니다. 사람마다 외이도의 면적, 길이가 다 다릅니다. 

따라서 표준에서는 이러한 사람의 외이도 편차를 평균내어 커플러의 면적을 계산했습니다.

 

 

신체는 외부의 소리를 위 그래프 처럼 변형시키는데, 신체 부위마다 변형시키는 대역이 다릅니다.

위 그래프에서 보시다 싶이, 외이도 (concha)나 귓구멍과 고막 (earcanal 과 eardrum) 의 영향이 큽니다.

(위 그림 3,5번 항목 참조)

 

외이도가 중요한 이유는 이처럼 사람의 귀는 음파를 변형 시키는데

이에 따른 변형 정도가 크고 사람마다 증폭되는 정도나 음역대가 달라집니다.

 

 

 

 

IEC 60318-4 기준 이어폰 삽입시 남은 공간의 직경은 7.50 (+- 0.04) mm 반파장 공진이 생성되는 대역이

13.5 (+- 1.5) Khz 부근에 생긴다면 완전히 귀를 모의하는 커플러를 만든 것입니다.

반파장 공진이 생기는 이유는 양쪽이 막힌 관에서는 위 그림과 같이 음파의 정재파 (Standing wave)가

생성됩니다. 우리는 정재파가 생기는 부분을 해석해 삽입 깊이가 어느정도인지 알 수 있는겁니다.

13.5 Khz 부근에 생긴 정재파를 확인하면 표준에서 제공하는 외이도 삽입깊이를 완벽히 만족하는 것이죠.

소위 이러한 면적을 만족할 만한 삽입 깊이를 레퍼런스 플레인(Reference Plane) 이라고 명시해놨습니다.

 

하지만 현실적으로 레퍼런스 플레인에 맞추어 이어폰 삽입한다는 것은 실제 귀의 고막 12mm 앞 정도까지

이어폰을 삽입한다는 얘기인데, 물리적으로 삽입 가능한 이어폰이 거의 없을 뿐더러,

고막에 큰 압박을 주기 때문에 모든 측정치 공개 사이트에서는 이러한 기준을 맞춰 측정하지는 않습니다.

 

 

 

실제 귀(실이)와 커플러(측정기기)와의 차이는?

 

 

이렇게 표준대로 맞춰 측정한다면 실제 귀와 얼마나 차이가 날까요?

 

논문: 커널형 이어폰을 위한 외이도 모델링

http://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=15253

 

이 논문에서 외이도의 크기와 길이를 조절하는 모의 실험을 실행했습니다.

외이도와 비슷한 면적의 주사기를 바꿔 가며 삽입깊이와 너비를 바꿔가며 실험했는데

주로 외이도의 너비 보다는 길이에 의하여 변화가 많이 일어 나는 것을 확인 했습니다.

즉 삽입깊이의 영향이 크다는 얘기입니다.

 

 

위 그림과 같이 삽입깊이를 20mm에서 25mm 로 삽입깊이 변화시 꽤 많은 변화가 일어났죠.

5mm 정도의 차이는 별로 크지 않다고 생각할 수 있지만 실제 귀에서는 상당히 큰 변화가 일어난다는 걸 

알 수 있죠.

 

 

마찬가지로 

 

논문: 실제 귀에서 보청기 성능 예측을 위해 사용되는 방법의 잠재적 오류

http://www.aes.org/e-lib/browse.cfm?elib=16407

 

 

실제 사용되는 커플러와 실제 귀에서 측정된 값을 동일하게 맞춰주는 방법을

RECD (real-ear coupler to difference) 라고 하는데요.

 

이 방법을 사용하면 생기는 오류가능성을 서술한 논문입니다.

이 논문에서도 마찬가지로 삽입깊이로 인한 오류가 발생한다고 명시해 놨습니다.

보청기를 삽입하고 실제 귀에서 측정한 값을 커플러와 동일하게 맞추고

삽입깊이 5mm 씩 변화 시켜가며 측정한 것이 하단의 그래프입니다.

 

 

실제 귀를 측정한 후 삽입 깊이에 따른 변화를 보면

5mm 차이로 급격하게 변화하는 것을 확인 하실 수 있을 겁니다.

따라서 실제 귀에 착용된 이어폰의 삽입 위치와 사람의 외이도 길이를 모르는 이상

커플러에서 측정된 측정치와는 상이한 결과를 나타낼 수 있습니다.

 

 

따라서 두 논문의 결과를 보자면 삽입 깊이 차이로 인해

커플러에서 측정된 값은 우리가 실제 귀로 듣는 소리와 매우 다를 수 있습니다.

 

 

해결방법

 

 

따라서 우리는 청음을 통해 이러한 간극을 해결할 수 밖에 없습니다. 

즉 자신의 귀에 대한 느낌을 통하여 측정치를 해석해야한다는 것이지요.

삽입 깊이나 개인적 신체구조로 인한 차이를 고려해봐야 한다는 것입니다.

 

제 글을 읽고 나시고 측정치는 완전 불필요하다는 무용론에 빠지실 필요는 없습니다.

분명히 측정치를 잘 읽기만 해도 우리는 개인의 느낌에 대한 변칙적인 오류들(기분, 선호 음색, 소리크기)에

대해 벗어나 좀더 객관적인 판단을 내릴 수 있는 근거가 되기 때문이죠.

 

물론 청음샵을 가기 힘드신 지방 분들을 위하여 대안이 있습니다.

 

바로 영디비와 같이 측정치를 비교할 수 있는 사이트에서 서로 간 측정치를 비교하는 것입니다.

자신이 보유하고 있는 이어폰 측정치를 다른 이어폰 측정치를 비교하며 어떻게 들릴지 고민해 보는 것입니다.

물론 이는 좀 많은 경험이 필요하고 오류 가능성이 있지만 더 나은 측정치 해석에 도움이 됩니다.