[정보]  객관적인 스피커 음질 평가법 - Spinorama 읽는 법!!

서론을 장황하게 쓰려다가, 이미 여리여리님께서 스피노라마에 대해 너무 잘 쓰신 글이 있어서 링크로 대체하겠습니다.

https://dvdprime.com/g2/bbs/board.php?bo_table=hometheater&wr_id=180990&sca=&sfl=wr_name%2C1&stx=%EC%97%AC%EB%A6%AC%EC%97%AC%EB%A6%AC&sop=or&page=2&scrap_mode=

 간단하게 요약하면, 사람은 스피커에서 나와 제일 먼저 닿는 직접음과 시간이 지나 닿는 반사음을 합하여 듣습니다. 스펙 시트에 나오는 무향실 on-axis(사실 이것도 제공안하는 회사가 많죠)만 플랫하다고 해서 좋은 소리가 나지 않습니다. 지향성을 잘 제어하여 양질의 반사음이 나와야 우린 스피커의 음질을 좋다고 느끼죠. 따라서 스피노라마는 직접음 on-axis 뿐만 아니라 Early Reflection(초기 반사음), Sound Power와 같은 반사음 특성까지 측정하여 인룸 특성을 예측하고 객관적인 음질을 평가하는데 의의를 두고 있습니다.

스피노라마는 스피커의 여러가지 응답을 측정합니다.

On axis는 스피커의 정면으로 나가는 0도 각도의 응답입니다.

Listening Window - 0도, 수직 +-10도, 수평 +-30도 응답의 평균 응답입니다.

Early Reflection - 평균적으로 나타나는 스피커 - 1차반사음 지점까지의 각도를 고려하여 계산하는 초기 반사음 응답입니다. 10도 단위로 수평 +-90도, 수직 +60도, -40도, on-axis의 정반대인 180도 응답의 평균 응답입니다.

Sound Power -  10도 단위로 수평 수직 360도 전 방향의 평균 응답입니다.

Early Reflection, Sound Power DI(Directivity Index) - 각각 Listening Window에서 각 응답을 빼서 나온 지향성 수치입니다. DI 수치가 올라갈수록 Listening Window와 차이가 떨어지는, 즉 지향성이 좁아지는 것이 되겠죠?

이렇게 스피커 70개의 스피노라마와 이중 맹검 테스트를 통해 나온 결과를 비교하였더니 청취실을 다르게 하더라도 개인의 취향을 넘어 공통적으로 고평가 받은 스피커들의 일관된 응답들이 나왔습니다.

1. On-axis가 플랫할 것

2. 반사음에 굴곡없이 평탄하게 우하향을 그릴 것

3. 저음 대역폭이 넓을 것

스피노라마 데이터는 대표적으로 Audio Science Review에서 확인하실 수 있습니다. 스피노라마 뿐만 아니라 각종 댁, 앰프, 리시버 측정치도 공개하고 평가를 내리니 오디오를 취미로 두신 분이면 언젠간 유용하게 쓰일 사이트라고 장담합니다 ㅋㅋ

ASR은 토핑같이 제품을 리뷰해달라고 보내는 게 아닌 이상 돈을 후원받거나 스피커를 구매하여 보내는 방식으로 운영되기 때문에 원하는 스피커 측정이 나올 때 까지 기다리는 게 단점입니다. 하만에 측정한 스피노라마를 모아놓은 사이트(https://speakerdata2034.blogspot.com/2019/02/spinorama-cea-2034-2015-ansi-data-format.html)도 있지만 옛날 스피커가 대부분이고 사실 원하는 스피커 스피노라마 데이터를 얻기가 어려운 경우가 많습니다. 측정방식이 어려워 왠만한 업체에서도 측정하기가 어렵고, 측정하더라도 제품의 소리가 들통날까봐 공개하지 않는 게 이 업계의 현실이겠죠..... ㅠㅠ

https://www.audiosciencereview.com/forum/index.php?threads/elac-debut-reference-dbr-62-speaker-review.12232/

 하여튼 현재 제가 사용하는 엘락의 dbr-62 스피노라마 응답입니다. 600~1khz 공진과 On axis의 3~4khz 딥, 1~3khz에서 수직 지향성이 급격히 줄어들기 때문에 Early Reflection과 Sound Power에서 딥으로 나타나는 부분은 아쉽지만 저음 대역폭과 (제 방에서 측정하니 룸게인을 받고 35hz까지 나오네요) 고음 응답이 훌륭하여 구매했습니다. 운영자인 Amirm도 청취 후기에서 소리가 아주 훌륭했다고도 하고, 무엇보다 디자인이 예뻐서 구매했습니다 ㅋㅋ

 하지만 스피노라마 그래프만 보면 구린 응답을 보여주는 스피커는 쉽게 판별할 수 있지만 어느정도 급이되는 스피커는 뭐가 더 좋게 들릴지 판단하기 애매할 때가 있습니다. 이를 하만의 Sean Olive박사가 스피커 70개, 청취자 268명을 상대로 상관계수 0.86의 공식으로 도출하였고 공식은 이렇습니다.

12.69 − 2.49 * NBD_ON − 2.99 * NBD_PIR − 4.31 * LFX + 2.32 * SM_PIR

1/2옥타브 간격으로 평균내어 각 주파수별로 평균음압과의 차이를 평균낸 데이터입니다. 제가 말한 1번의 플랫한 응답을 평가하는 요소입니다.

 여기서 NBD_PIR은 인룸 예상치(Predicted In Room)의 NBD를 평가하는 요소인데 PIR은 Listening Window 12%, Early Reflection Sound Power 각각 44%를 합쳐서 나온 응답입니다.

개념이 어려워서 다른 해외 유저들의 해석과 의견을 종합해서 나름대로 해석해보면, 

응답의 Slope를 계산하고 이 Slope가 NBD를 얼마나 잘 설명하는지 정량화하여 나타낸 피어슨 상관 계수(r^2)이라고 합니다. Smoothness의 우리가 아는 그 '부드러움'과는 달리, 응답이 우하향하는지를 나타낸 수치입니다. NBD_PIR처럼 마찬가지로 인룸 예상 응답의 SM을 평가합니다.

 LFX는 저음의 대역폭을 평가하는 수치입니다. Listening Window 300~10khz 대역의 평균 음압에서 -6dB 지점에 대응하는 Sound Power 주파수에 로그를 씌워서 계산합니다.

이렇게 계산된 점수는 ASR에서 MZKM이란 유저가 해당 스피커 리뷰 포스팅에 올리기도 하고, Edechamps란 유저가 개발한 Loudspeaker Explorer(https://colab.research.google.com/github/dechamps/LoudspeakerExplorer-rendered/blob/master/Loudspeaker_Explorer.ipynb)란 사이트에서 확인할 수도 있습니다. 

사용법은 접속하셔서 런타임 ->모두 실행을 누르신 뒤 원하는 스피커를 선택한 후 다시 런타임 -> 모두 실행을 누르면 ASR 측정 데이터를 기반으로 각종 측정치들과 선호도 점수의 계산 과정을 볼 수도 있습니다.

 하지만 선호도 점수 공식도 완벽하진 않습니다. 보시면 측정상으론 몇몇 1~2점대 스피커들이 주관 평가에선 4~5점을 받기도 하였고, 전체적으로 +-1점씩은 차이가 나네요. 훈련되지 않은 청취자의 경우 안좋은 스피커도 3~4점으로 적당히 주는 경향이 있다고 하는데 그것 때문인지도 모르겠습니다. 따라서 점수만 보고 판단하는 게 아닌 앞서 말씀드린 Loudspeaker Explorer을 이용하여 스피노라마와 점수계산을 비교하면서 판단하는 게 좋다고 생각이 드네요.

설명이 길었지만, 각종 사이트들을 통해 스피노라마를 참고하여 스피커를 구매하신다면, 소리가 구린 스피커를 미사여구와 사탕발림으로 점칠된 리뷰와 상술에 놀아나지 않고 객관적으로 좋은 스피커를 구매하는데 큰 도움이 될 것입니다.

아래 링크는 글을 적으면서 참고했던 자료들입니다. 아래 유튜브 영상은 앰프 무용론 논쟁에서도 인용이 됐더군요. 재밌기도 하고 직접 공학자가 스피노라마의 개발 배경부터 음향에 대해 폭넓게 설명해주는데 스피커에 관심이 있으시다면 꼭!!!! 정독하시는 걸 추천합니다.

 https://www.youtube.com/watch?v=jly8LnB9pr4

Loudspeaker Measurements and Their Relationship to Listener Preferences - F. E. Toole(구글에 검색하면 바로 나오네요)

https://patents.google.com/patent/US20050195982A1 (선호도 점수 관련 특허입니다)