Smaart에 대하여

  Smaart  

System Measurement Acoustic Analysis Real time Tool

 

https://www.rationalacoustics.com/smaart/demo-smaart/

Demo Smaart

데모 버전을 다운로드할 수 있는 링크입니다

 

 

Smaart의 3가지 모드

- 스펙트럼 모드 Spectrum

하나의 신호를 일반적인 RTA(Real Time Analyser)와 같이 주파수 대역별 에너지의 양을 보여주는 모드

 

- 전달 함수 모드 Transfer Funtion

두 개의 신호를 비교하여 주파수 대비 에너지의 변화를 보여주는 모드

 

- 임펄스 모드 Impulse Response

두개의 입력 신호 사이의 시간에 따른 레벨의 변화를 표시하는 모드

 

 

FFT(Fast Fourier Transform) 고속 푸리에 변환을 기반으로 한 듀얼 채널 실시간 분석기이다. 

시간의 영역에 있는 음향 데이터와 주파수 영역에 있는 음향 데이터를 서로 변환하면서 음향 신호를 분석한다. 시간과 주파수를 양방향으로 변환할 때 고속 푸리에 변환 공식을 사용한다. 

 

각 주파수 별로 혼합되어 있는 내용을 분리하여 스펙트럼 플롯으로 변환해 우리가 원하는 측정값 데이터를 볼 수 있다. 반대로 측정값을 변환하여 합성된 주파수로도 나타낼 수 있다. 

 

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Smaart 측정 시스템 구성

USB로 PC와 오디오 인터페이스를 연결하여 PC에서 핑크 노이즈를 재생한다. PC에서 재생된 핑크 노이즈가 오디오 인터페이스의 출력단에서 나와 음향 시스템으로 전달된다. 스피커를 통해 핑크노이즈가 재생되고 이때 무지향성 마이크로 수음한다. 이 신호가 Measurement신호로 다시 오디오 인터페이스에 들어간다. Reference신호는 음향시스템을 거치치 않고 오디오 인터페이스 출력에서 바로 다시 입력으로 들어간 신호이다. 이렇게 오디오 인터페이스에 입력된 M신호와 R신호를 Smaart에서 비교하여 측정하는 공간의 음향 특성을 파악한다.

 

오디오 인터페이스와 PA 시스템을 연결할 때 Y케이블 사용이 권장되는데 그 이유는 출력단 L, R을 따로 사용하게 되면 시간, 위상 특성 등 미세한 차이가 있을 수 있어 약간의 오차를 야기시킬 수 있기 때문이다. 그래서 Y케이블로 출력을 한 채널만 사용한다. Y케이블을 통해 나온 신호는 하나는 바로 오디오 인터페이스의 입력으로 들어가는 기준 신호가 되고 하나는 PA 시스템으로 입력되어 측정 신호가 된다.

 

 

측정 시 핑크 노이즈를 사용하는 이유

화이트 노이즈는 모든 가청주파수 대역의 주파수가 같은 음량을 가지는 사인파의 합이다. 이런 화이트 노이즈에서 주파수가 상승할수록 한 옥타브당 -3dB씩 줄어들게 만든 노이즈가 바로 핑크 노이즈인데 측정 시에 이 핑크 노이즈를 사용하여 주파수 응답 특성을 파악하게 된다. 핑크노이즈를 사용하는 이유는 등청 감곡선에 의하면 사람의 경우 주파수에 따라 듣는 정도가 다르기 때문에 일정한 값으로 듣도록 음량을 맞추었기 때문이다.

 

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  Smaart의 메뉴  

IR(Impluse Response)

: 두 개의 입력 신호 사이의 시간에 따른 레벨의 변화를 표시하여 음원 간의 시간 지연 및 거리차를 측정하는 그래프입니다. 딜레이 스피커와 메인 스피커의 시간 지연이 어느 정도 발생하는지 파악이 가능하고 스피커 시스템의 드라이버간 얼라인먼트도 가능합니다.

 

 

Phase Plot

: 위상. 스피커에서 출발한 소리가 청취자(또는 마이크)로 들리는 소리의 시간적인 분석 그래프를 추출하여 각 주파수 대역별로 청취자에게 도착하는 시간이 같은지, 다른지 상대적으로 얼마나 다른지를 나타내는 그래프입니다.

 

그래프를 보는 방법

 

0도를 기준으로 +180도, -180도

0도는 기준과 측정값이 시간상으로 일치한다는 뜻이다.

 

해석 : 1kHz~10kHz 사이가 먼저 도착하고 저음으로 갈수록 나중에 도착한다는 것을 알 수 있습니다. 수직으로 떨어지는 선은 Rack이라고 말하며 180도를 돌아와서 이어지는 그림을 표현합니다. 이에 대한 해결으로는 저음역대에 딜레이를 조정해서 모든 주파수 대역대의 도착시간이 되도록 평탄하게 만드는 것입니다.

 

 

 

Coherence Plot

: 일관성. 신호의 연관성과 신뢰도, 상관관계를 의미합니다. 기준 신호와 측정 신호가 있어야 측정 신호를 기준 신호에 비교하여 Coherence를 측정하기 때문에 Dual ch. FFT측정에서만 볼 수 있는 값입니다. 0~100% 퍼센티지로 값을 보여주며 100%에 가까울수록 연관성이 높아 신뢰할만한 신호라고 볼 수 있습니다. 화면상에서는 플롯의 가장 위쪽에 붙어 있는 것이 100%입니다. 낮아진 것은 측정 신호와 기준 신호의 상관관계(신뢰도)가 낮다는 것인데 간섭에 의해서 연관성이 낮아진 것을 의미하고 0에 가까우면 재생이 되지 않고 있다는 것을 뜻합니다.

 

시스템 튜닝을 한다는 것은 스피커의 주파수를 조정하는 것인데 코히런스가 낮다는 것은 그 스피커가 직접 내는 음이 아닌 반사 등에 의한 값이기 때문에 믹서로 튜닝을 하더라도 달리지지 않습니다.

 

 

Magnitude Plot

: 규모. Transfer Function 측정 상황에서 측정되어 있는 데이터를 시간의 함수를 적용해 각 스펙트럼 영역에 있는 주파수를 시간영역에서 풀어서 보여주는 데이터입니다. 어느 주파수의 데이터가 낮은지, 높은 지를 판단합니다.

 

해석 : 100Hz 이하는 아예 재생되지 않고 있고 6kHz가 강조되고 있다. 2kHz에는 deep이 존재하며 200Hz, 400Hz, 1kHz에는 peak 되고 있다.

 

 

 

 

 

해결 : 2kHz 부근에서 매그니튜드 그래프만 보고 deep을 해결하고자 EQ로 보강해줄 수 있는데 이 때는 코히런스 그래프도 같이 봐야 하기 때문에 EQ로 보강할 수 없다. 이 부분에서 코히런스가 낮다는 것은 측정 신호와 기준 신호가 연관성이 거의 없다는 것을 의미한다. 즉, 스피커에서 나온 측정값이 아니라 반사음, 잔향, 간섭 등에 의해 생긴 그래프일 가능성이 높다.

 

Transfer Function

: 캡처된 측정 그래프들이 이미지로 저장된다.

 

전달 함수

 

평활화

: 그래프를 평활화해서 값을 더 편하게 볼 수 있게 한다. 

 

측정 마이크 Average 값

: 측정 시 한 포인트만 아닌 몇 개의 포인트에서 측정을 한 뒤 평균값으로 봐야 하는데 이때 사용하고 있는 마이크의 총 평균값을 보여준다.

 

 

건축음향 ISO 기준

500석 - 6 point에서 측정

1,000석 - 8 point에서 측정

2,000석 - 10 point에서 측정

 

Signal Generator

: 기준 신호를 재생한다. 이때 기준 신호는 핑크 노이즈가 될 수도 있고 음원으로 설정할 수도 있다.

 

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  시스템의 튜닝  

 

Delay 시간차를 이용

Delay Effect는 원음과 딜레이 건 시간만큼 뒤에 나오는 음이 같이 재생되는 것이라면, 튜닝에서 딜레는 Delay Alignment를 사용한다. 원음을 재생하지 않고 딜레이 시간 만큼 뒤로 밀어서 재생하는 것이다.

 

 

EQ로 대역을 건드렸을 때 평탄했던 위상이 틀어지는 이유

주파수가 EQ를 거치면서 그 시간만큼의 시간차가 생기기 때문이다.

 

 

측정용 마이크 선정의 기준

측정용 마이크는 무지향성 패턴의 콘덴서 마이크를 사용한다.

측정용 마이크로서 왜곡이 낮아야 하며, 내부 잡음이 적고 다이내믹 레인지가 넓어야 한다. 또한 감도와 안정성이 높은 마이크로 선택해야 한다.

 

 

초지향성 마이크가 길쭉하게 생긴 이유

안에 다이어프레임이 여러 개 들어가 있는데 그 막을 하나씩 지나갈 때마다 캔슬레이션 된다. 무지향 패턴에서 막을 지날수록 마이크 뒤쪽이 점점 캔슬되어 마이크 앞쪽 패턴만 남는 초지향 패턴이 된다.