다이내믹 레인지란?

원음의 전달이란 무엇인가?
이것부터 확실히 짚고 넘어가죠

사람의 귀는

실제로

무대 뒤편으로 바늘이 떨어지는 아주 미약한 소리부터
하늘에 천둥 벼락이 떨어져 내리는 굉음과
폭탄이 터지고 총을 쏘아대는 폭음부터 파열음 까지를

전부 들을 수 있습니다.

그럼 그것을 재생하는것이 가능한 스피커는 있느냐?

없습니다.

그에 근접하는 척도
그것을 다이내믹 레인지라고 합니다.

단위는 DB 로 표기되며
신호대비 잡음비의 DB 과는 다른 상대적 척도입니다.

주변 소음의 크기에 따라서
사람의 고막이 발휘하는 다이내믹 레인지가 상대적으로 전체 화면의 폭이 변화하기 때문입니다.

쉽게 말해서

총을 쏘고 있는 바로 옆에서 무대 바닥에 바늘을 떨어트리면
바늘이 떨어지는 소음이 인지되지 않습니다.

그러나 주변이 매우 고요하면
그 바늘이 떨어지는 소리가 실제로 들립니다.

그래서 다이내믹 레인지는 상대적인 지표입니다.

혹시 인지가 된 것인데 안들린다고 착각하게 되는것 아니냐

그렇지 않습니다.
마이크로 실제로 녹음을 진행해 보시면 압니다

주변 소음 크기에 따라서
어떤 특정 음량을 가지는 작은 소음이
실제로 녹음이 되기도 하고 안되기도 하고 그렇습니다.

마이크에서 발생하는 신호의 크기가 크면
상대적으로 작은 신호가 큰 신호의 파형 밑으로 숨게되는 원리입니다.

정확하게 말하자면
어떤 큰 에너지의 신호가 발생할 때
그 기준 밑의 작은 신호는 상쇄 되어 사라지는 원리입니다.
(큰 에너지의 파장으로 인하여 작은 에너지의 파장이 그 에너지를 잃고 보다 큰 에너지의 파장에 포함되게 되는 현상입니다.)

그래서 다이내믹 레인지는 상대지표 입니다.

그러나 사람의 고막처럼 그 폭이 130db 대략 10 조배의 음량 크기 차이를 인지할 수 있을 만큼 되면

어지간해서는 상대지표라는 사실 자체를 인지하기가 힘이듭니다.

신호대비잡음비는 그에 반하여 절대지표입니다.

어떤 오디오가 스피커와 회로로써 연결이 되어있을 때
그 오디오가 아무런 신호도 출력하지 않았는데 자동으로 출력되는 신호를 최소 노이즈의 높이로 봅니다.

그리고 실제 신호가 출력되는 최대 크기의 실효 출력의 에너지 대비 직전 측정된 가장 낮은 크기의 출력 잡음신호의 각각의 높이의 비율을 구한것
(순간 최대크기의 신호대비는 따로 헤드룸 이라고 별도 분류 합니다.)

그것이 신호대비 잡음비 입니다.
(오디오가 30초 이상 지속 출력가능한 최대 출력의 에너지의 높이 대비 해당 오디오가 자동으로 출력하는 최소의 노이즈신호의 높이의 비율을 신호대비 잡음비 라고 하는 것입니다.)

(이 때 최소 노이즈 레벨보다 낮은 출력의 소리 신호는 실제의 소리의 신호로써 출력이 불가능하게 되는데 사람의 고막의 다이내믹 레인지 역시 지나치게 큰 소음 옆의 지나치게 작은 소음은 바로 큰 소리의 신호에 묻혀 상쇄 되는 원리가 위와 같습니다.)
(작은 파도가 큰 파도를 만났을 때 작는 파도가 큰 파도에 묻혀 사라지게 되는 원리이죠)

(순간 최대출력대비 노이즈 레벨의 비는 별도로 헤드룸 이라고 표현 합니다.)

이 격차가 크면 클수록
즉 오디오가 자체적으로 발휘하는 잡음신호의 높이가 낮으면 낮을 수록
그리고 발휘하는 것이 가능한 최대 실효출력의 높이가 높을 수록

실제 출력되는 음파의 파장의 그래프가 이상적으로 깨끗해지게 되며
큰 음량도 작은 음량도 모두 표현 할 수 있게 됩니다.

따라서 사실상 신호대비 잡음비와 다이내믹 레인지를 같은 지표로 치환하는것이 어느정도 유의미힌 일치도를 보여줍니다.

(사실상 거의 같다라고 하기는 하지만 스피커가 그 신호를 모두 출력 하지도 못 하고 무엇보다 사람의 귀는 주변 소음과 스피커 소리 양자 모두를 인지해야 하기 때문에 같을 수가 없습니다.)

음파그래프의 계단의 단이 조밀하게 된다는 것

그것은 아주 작은 소리의 신호를 잡음 없이 재생할 수 있어야 하는 것이고 동시에 매우 큰 신호도 출력할 수 있어야 하는 것이기 때문에 위와 같은 측정방법을 쓰는 것입니다.

그러나 노이즈 레벨이 높아지고 최대 실효 출력도 낮아지면 표현가능한 최소음량의 크기가 커지고 표현가능한 최대 음량의 크기가 작아지게 됨으로써 사실상 음폭 자체가 대단히 협소해지게 됩니다.

이는 최종 출력단자 즉 스피커에서 표현이 가능한 음폭이 협소해지는 결과를 불러옵니다.

음폭이 넓고 좁고가 무슨 음질의 차이가 있을까?

음폭이란 것은
사람의 고막이 인지하는것이 가능한 모든 소리의 전체 화면에서 가장 큰 입자와 가장 작은 입자의 크기의 차이다 라고 이해하시면 편하실것 같습니다.

화면과 같은 면적의 개념이 아닌 3차원 입체로써 인식 가능한 어떤 구형의 최대 스테이지의 크기 대비

가장 작은 최소 픽셀이 되는 작은 입자형태의 최소 음량의 크기 차이라고 생각하시면 됩니다.


입체입니다 평면이 아니고
전체 입체화면 크기대비 최소 입체.픽셀의.크기 차이인겁니다.

그게 10 조 배 차이가 나는 거죠.
반지름 r 이 10조배 차이가 날 경우

이 경우 대략 반지름 250m 의 구형의 스테이지 안에 존재하는 수소원자 하나 크기의 반지름을 사람의 청각은 그 전부를 인지할 수 있는 수준이다. 라고 하면 이해가 빠르실까요?



거대한 입체 전체를 인지하기
그것이 다이내믹 레인지 이고
신호대비잡음비가 높은 것은 오디오가 훌륭하다는 뜻이며

그 훌륭한 오디오의 소리를 제대로 표현하기 위해서는 스피커와 시스템 전반의 회로구성까지가 전부 훌륭해야 합니다.

그러나 그 어떤 스피커도
130DB 다이내믹 레인지 음량의 격차를 표현하지는 못합니다.

쉽게 말해서
원음의 전달이란

화면에서 총을 쏠 때 실제로 사람의 귀에 총소리 그 자체를 전달하는것이 가능한 스피커와 음향장비 시스템이 갖추어지지 않을 경우
(폭탄의 굉음도 천둥 벼락의 웅장한 소리도 원음의 음량 그대로 표현할 수 있어야 합니다.)
(당연히 되는 설비가 존재하지 않습니다.)

실제 사람의 청각이 발휘 하는것이 가능한 디테일하고 세밀한 모든 표현을 할 수가 없다는 뜻입니다.

전체 화면 해상도가 턱없이 모자라니까요

입체화면 전체 화면 크기가 반지름 250미터일 때 최소 픽셀 크기가 수소 원자 크기의 반지름에 해당하는 전체 화면입니다.

400억분의 1미터 반지름 대비 전체 화면 크기 반지름은 250미터인 경우죠.

픽셀도 화면도 모두 입체의 구형 입니다.

그런데 해상도가 여기에서 떨어지면
당연히 원음이 전달되지 않는 것이죠.

(어떤 TV 도 인간의 시각만큼의 해상도를 구현할 수 없고 어떤 스피커도 사람의 청각을 표현할 수 없습니다.)

그것에 근접하기 위한 노력
그것이 음질과 음향의 세계에서는 다이내믹 레인지로 표현 됩니다.