Haas effect

1. 들어가며

Haas effect라는 것은 하나의 mono 음원이 있다고 할 때 양쪽 귀에 시간차를 두고 들려주게 되면 사람이 그것을 통해 그 음원으로 부터 어떤 공간감을 갖게 하는 현상이라고 한다.

사람이 소리를 인지하는 능력이 정말 터무니 없는 것이 아니라 기계보다 뛰어날 듯 한데, 호기심을 가지고 실험을 해볼까 한다.

1. 실험 전에 잠시 머리 굴려보기

실제로 양쪽 귀 중에 어느 한쪽 귀로 소리가 먼저 도달하게 된다면, 음량의 크기가 거의 같다고 하더라도 사람은 그 음원이 공간상에서 먼저 도달한 방향 쪽으로 치우쳐있다고 느끼게 된다는 말이다. 정면에서 음원을 바라본다면 이론적으로 두 귀에 도달하는 소리의 경로차가 없으니 동시에 들리게 될 것이다.

그래서, 2차원 평면에서 사람으로부터 음원의 거리가 가로로 (수평적으로) 어느 정도 떨어져있는지, 세로로 어느 정도 떨어져 있는지 (수직적인 거리) 값을 넣어보고 그 때의 음원의 도달 거리를 계산하여 보니 대략 아래 그림과 같다.

음속을 대략 340m/s으로 놓고 계산하여 보면, 두 음원의 시간차는 잘해야 0.6 msec 정도로 측정된다. 사람의 양쪽 귀 간의 거리를 20 cm로 놓고 계산한 결과다. 아무리 음원이 한쪽 방향으로 멀리 떨어져 있다고 하더라도 생각보다 음원이 귀에 도달하는 시간차는 1ms 차이도 나질 않는 것이다. 그 이유는 두 귀 사이의 거리가 너무 가깝기 때문이다.

즉 소리가 1초에 340미터를 나아가는데, 1msec이라고 하면 34cm에 해당한다. 즉 양쪽 귀에 도달하는 소리의 차이가 34cm 이상이 나게하려면 양쪽 귀간의 거리가 그보다 길어져야 된다(?).

그러나, Haas effect에서는 2~50ms 정도의 시간차를 두고 있으면 그 음원으로 부터 어떤 공간적인 이미지를 얻게 된다고 하는데, 음속을 가지고 대략적으로 계산하면 도달거리의 차가 최소 68cm 정도가 난다는 말인데, 다소 잘 이해가 가질 않는다. 머리의 크기가 그 정도로 크지 못하기 때문에 공간상에서 어떤 음원을 위치시켜두고 양쪽 귀에 도달하는 소리의 시간 차를 아무리 크게 해도 1 ms 미만이 되는 것이다.

다시말해서 2ms 정도의 시간차를 가지려면 뒤에 도달하는 소리는 직접 도달하는 소리가 아닌 어딘가에 반사되어 도달하는 소리가 되어야 한다. 물론 반사하는 동안에 음량도 줄어들게 되겠지만 말이다.

마찬가지로 방사 거리에 따른 신호 손실을 고려하더라도 역시나 그 차이가 1dB 이내로 매우 미미하다. 아무리 사람의 인지 능력이 기계만 못하다 하더라도 이 정도로 바보같진 않을 것 같은데, 내 계산이 잘못된 것일까??

1. 실험

하나의 mono source를 이용하여, 그것을 복사하여 2개의 트랙으로 놓고 각각의 트랙을 L, R에 100%로 패닝하면 완벽하게 mono source를 두 귀로 듣는 경우와 같게 놓을 수 있다. 여기서 각각의 track의 time delay를 조절하면서 시험하면 된다.

이렇게 하려니 또 막상 답답하여 간단한 플러긴을 만들어봤다.

아 별 것 아닌 걸 뭐하러 플러긴을 만들었냐고 할지 모르겠는데 맞는 말이다. delay를 가지고 automation하면 된다. 그런데 이것은 어디까지나 시작이니까 그런 것이다. 그렇다 최종 목적은 이게 아니고 적어도 mono source로 어떻게 stereo 음장을 만들어줄 수 있을지를 고민하고 있다. 3D는 꿈도 안꾼다 당장엔.

실제로 좌우측이 구분될 정도의 음상을 가지려면 delay가 수 ms 정도 차라야 가능했다. 10ms 정도를 벗어나면 사실상 귀로 들려오는 소리가 방향성이 있다기 보단 시간차 때문에 그냥 스테레오 음원스럽게 들렸다고 해야 맞을 것 같다. 백문이 불여 일청이라 간단하게 오토메이션해서 바운스한 것을 올려본다.

위 플러그인에서 좌측으로 최대 혹은 우측으로 최대로 놓더라도 최대 +/-1ms의 delay 밖엔 주지 못하게 했다. 그 이상이 되면 별다른 느낌이 없기 때문이다. 앞에서의 계산과 맞아떨어진다고 볼 수 있다. 좌우측 귀의 거리에 차이가 있어서인지 (실제로 귀바퀴쪽이 아니라 고막까지 가는 거리를 생각하면 대략 40cm의 거릴 생각할 수 있을 것 같다. 따라서, 생각보다 +/- 1ms의 시간차도 상당히 크다고 느껴질 것이다.

소리를 들어보라. 일반적인 panning에서는 좌우측 볼륨을 바꿔주는 식으로 음상을 조절했다면, 이것은 음량은 그대로 두고 시간 차 만을 가지고 공간감을 준 것이다. 따라서 좌우측의 음량은 완전히 같다. 뭔가 좌에서 우로 우에서 좌로 이동하고 있는 느낌이 들 것이다. Linear하게 delay를 컨트롤 하다보니 커브의 느낌이 실제의 그것과는 다르게 느껴진다. 위의 그림을 참조하면 무슨 뜻인지 이해가 될 것이다.

Haas Effect로 좌우 패닝

[##_Jukebox

cfile22.uf@221D4040554700E60AEB0A.mp3

haas.mp3

autoplay=0

_##]

일반 Panner로 좌우 패닝

일반 panning과 어찌 다른지 비교삼아 하나 더 올려봤다. 어떻게 다른가? 오히려 Haas Effect에 의한 패닝이 더 자연스럽게 느껴지고 일반 패닝 방식을 이용하면 오히려 음원이 뒤로 멀어지면서 이동하고 있는 듯한 느낌을 준다. pan knob는 좌우측으로 조정하고 있지만 엄밀히 말해서 좌우측 이동하고 있다는 생각보다는 멀어지고 가까와지는 그런 느낌만 든다.

1. 결론

대략적으로 계산해 본 바와 같이 어떤 위치감을 주기 위해서는 0~2ms 정도의 도달시간 차만 가지고도 좋은 결과를 얻을 수 있었다. 흔히 알려진 20ms-50ms는 너무 값이 큰 것이 아닌가한다. 어쨌든 신기하지 않은가? 양쪽 귀로 소리가 들려오지만, 같은 소리가 시간차를 두고 있으면 한쪽 귀로는 거의 소리가 들리지 않는 것 같은 느낌까지 받는다.

녹음을 한다고 보면 어차피 사람 귀로 느껴지지 않을 소리를 넣어서 괜히 레벨을 올릴 필요는 없을 것 같다. 그래서 이런 방법을 패닝할 때 사용하지 않는 것인지 모르겠다만. 물론 전방에 어중간한 위치에 있다고 하면 이 방법이 오히려 낫지 싶기도 하고.

다음은 일반에게 잘 알려진 여러 가지 스테레오 효과들을 하나씩 적용해 보면서 mono source를 어떻게 제대로 stereo 음상을 가진 음원으로 바꿔볼 수 있는지 생각해보기로 하자.