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| 5.1 채널 서라운드 스피커 | |
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1. 개요
5채널[1] 이상의 스피커를 설치하여 청취자가 더 큰 공간감을 느낄수 있게 하는 음향 기법이다.돌비사가 1970년대에 70 mm 필름용으로 처음으로 서라운드 사운드 시스템을 개발했으며, 야마하가 처음 개발한 디지털 음장 프로세서를 시작으로 1992년엔 돌비 디지털 5.1가 등장하며 본격적으로 널리 퍼졌고, DVD의 개발로 홈시어터 시스템에도 도입되었다. 이후 나온 HTPC와 PC-Fi의 짝이기도 하다.
2. 상세
일반적인 서라운드 시스템은 5.1채널의 프론트 L/R, 리어 L/R, 센터, 서브우퍼의 구성이다. 6개인데 왜 5.1이냐면 서브우퍼는 0.1로 친다. 서브우퍼 항목에서도 다루지만 서브우퍼는 방향성 없는 저음을 낸다. 단, 그렇다고 해서 어디에 둬도 못 느낄 만큼 방향성 자체가 없는 건 아니다. 일반 스피커의 우퍼 유닛은 최저 50 Hz가 한계지만 평균적으론 100 Hz가 한계다. 건강한 사람이 들을수 있는 음역대, 통칭 가청 주파수 대역은 20 Hz ~ 20 kHz다.각 스피커 별 재생 주파수 대역은 우퍼는 약 100~250Hz, 미드우퍼는 약 251~499Hz, 스쿼커는 약 500Hz~999Hz, 트위터는 약 1000Hz~3999 Hz, 슈퍼 트위터는 약 4000Hz이상이다. 따라서 20~99 Hz를 재생하며 우퍼 스피커를 서브해주는 거라 서브 우퍼라고 부른다. 자세한 건 서브우퍼 참고. 센터 스피커는 대사를 주로 출력하며 프론트와 리어는 배경음과 효과음 담당이다.
국내에선 굉장히 거창하고 비싼 짓거리로 인식되기 일쑤지만 홈 시어터 측면에서 가장 중요한 것은 음질이 아닌 현장감이므로, 황금귀를 지닌 음악 덕후가 아니라면 과감하게 저렴한 가격으로도 만족스러운 시스템을 꾸밀 수 있다. 적당히 짝당 4~5만원 하는 중고 싸구려 스피커 2조[2]와 좀 괜찮은 10만원 이하 센터 스피커 하나, 옵티컬 입력단을 가지고 DTS와 DD를 지원하는 오디오 리시버 앰프(리모컨 없이 중고로 10만원 미만)로 30만원 이하에서 훌륭한 입문용 구성이 된다. 서브우퍼는 있으면 당연히 좋지만 필수는 아니다. 아니면 옛날 홈시어터 열풍이 불었을 시절 출시된 가정용 5.1채널 세트를 사는것도 좋다.
거의 20년된 야마하의 TSS 홈시어터 모델들은 2020년 지금도 중고 10만원대에 활발히 거래되며, 음질도 여타 다른 스피커들과 달리 여전히 압도적이다. 데논의 2010년도 초중반 제품이나 하만카돈의 AVR-135도 괜찮다. 2채널 PC 스피커를 여러대 구해서 잘 배치하고 매인보드의 서라운드 출력 단자에 연결하면 굳이 리시버가 필요하지도 않다.
돈을 들이기 시작하면 HDMI CEC나 ARC 처럼 편의성 높은 기능을 지닌 A/V 리시버(입문형 중고를 사면 30만원 밑으로 해결 가능)가 추가되고[3], 중/고역대가 훌륭한 센터 스피커에 과감하게 투자하는 것도 괜찮다. 어지간히 거지같은 스피커를 쓰지 않는 한 영화 감상의 만족도는 확실히 달라지며, 채널이 많은 만큼 볼륨을 높이지 않아도 몰입감이 향상되기 때문에 건물의 방음이 정말 형편없어서 층간소음이 심한 환경이 아니라면 이웃 간 불화의 걱정도 할 필요가 없다.
최근에는 5.1.2, 5.1.4, 7.1.4 등의 표기가 흔한데, 여기서 맨 마지막에 오는 표기는 하이트(height) 및 오버헤드 스피커의 개수를 의미한다. 일반적인 서라운드 스피커들이 수평적인 위치를 표시해주는 것과 달리, 이들은 수직적인 위치를 표시해준다. 예를 들어 '머리 위에 생기는 소리'를 표현할 수 있다.
3. 현황
2010년대 후반부터 객체 기반 오디오 (Object-Based Audio) 기술의 도입으로 5.1.2채널과 5.2.4 채널 음향 체계가 새롭게 생겼다. 돌비 애트모스나 DTS X가 이 기술을 이용한 음향 플랫폼이다. 객체 기반 오디오에서는 오디오 리시버가 늘어나는 스피커의 개수에 맞게 자동적으로 믹싱을 처리한다.2010년대 들어서 홈시어터의 사운드 구성에 변화가 생기기 시작했는데 인테리어 편의성과 가상 서라운드 기술의 발전으로 사운드바 제품이 홈시어터 사운드 구성의 지분을 점점 늘려가면서 개별 5.1이나 7.1채널 스피커 구성을 하는 경우가 줄어들기 시작했다.
TV 제품의 고급화 전략이 발전하면서 기본셋으로 제공되는 사운드바의 품질이 급격히 좋아졌고 이전처럼 별도의 AV리시버와 여러 짝의 스피커를 구성할 필요 없이 사운드바 하나로 해결이 가능하다보니 이를 5.1채널 구성으로 교체하기 위한 동기가 점점 약해진 것. 특히 양쪽 후방 서라운드 선 연결과 배치가 인테리어에 문제가 되기 때문에 과감하게 포기하는 추세다. 그러나 게임과 영화 감상에 있어서 아직까지 TV 사운드바가 5.1 홈시어터 시스템의 현장감을 넘어서지 못하고 있다.
아니면 현장감을 키우기 위해 전면에는 사운드바를 놓고 전용 후방 스피커를 블루투스 등의 무선으로 연결하는 방식으로 선 정리를 해결하는 경우도 있다.(하지만 블루투스로 후방스피커를 연결하는 건 이론상으로는 가능하나 블루투스 특유의 음성지연 현상 때문에 서라운드에 활용하기는 무리가 있다. 지연문제가 다소 해결된 최신 블루투스 코덱(AptX-LL 등)을 쓰면 해결가능하지만 문제는 이 코덱을 지원하는 서라운드 장비들이 거의 없다는 것. 때문에 최근의 전용 무선 후방스피커를 사용하는 서라운드 사운드바들은 블루투스가 아닌 와이파이 음성 연결방식을 쓰고 있다.)
4. 설치법
프론트는 TV 양 사이드에, 리어는 소파 양 사이드에, 센터는 TV 아래나 위에 배치하는 것이 이상적이다.보통 프론트는 톨보이 타입이라 해서 길쭉한 스피커를 쓰고 리어는 북셸프 타입이라고 해서 작달막한 걸 쓰는데 프론트 리어 모두 톨보이거나 북셸프인 경우는 얼마든지 있다. 센터 스피커는 일반적으로는 작지만, 크고 아름다운 센터도 있다. 북셸프 타입은 책장 안에 쏙 들어 가는 크기로 보통 전용 스텐드를 쓰거나 벽에 건다. 그거보다 더 작으면 큐브라고 부른다.
단자 꽂는 방법은 오디오 단자 문서의 해당 문단 참조.
5. 음향 포맷
서라운드 음향은 영화관에 디지털 음향이 보급될 때부터 용량을 줄이기 위해 손실 압축 포맷을 사용하였다. 돌비니 DTS니 하는 것이 대표적으로 서라운드에 사용되는 손실 압축 포맷이다. LD나 DVD의 보급으로 5.1채널 시스템이 가정으로 들어오게 되고, 당시에는 스테레오 무압축 PCM만 전송 가능하던 S/PDIF 규격(일명 광출력 또는 동축출력 방식이 이 규격을 사용한다)이 돌비 디지털과 DTS로 압축된 음향신호도 전송 가능하도록 확장되었다.2000년대 중후반에 들어서 블루레이 등의 대용량 영상 매체가 보급되고 영화관도 풀 디지털 시스템으로 변경되면서, 압축을 하지 않은 무손실 PCM 이나 또는 돌비 TrueHD나 DTS-HD MA 등의 무손실 압축 포맷이 보급된다. 그러나 이 규격들은 전송속도가 느린 S/PDIF로는 전송이 불가능하고 HDMI 같이 높은 대역폭을 가진 인터페이스를 통해서만 전송이 가능한데다가 영화 파일 용량도 더욱 커지기 때문에 지금도 돌비 디지털/DTS 손실압축 포맷은 여전히 사용되고 있다.
현재 대한민국에서 사용되고 있는 디지털 텔레비전 방송 방식인 ATSC에서는 돌비 디지털 서라운드가 지원된다.
WMA, Vorbis, AAC, Opus도 서라운드를 지원하지만 AAC 말고는 잘 쓰이지 않는다.
6. 채널
가장 기본적인 서라운드가 5.1채널이고 리어 센터를 추가해 6.1채널이 되거나 사이드 스피커 L/R을 추가해 7.1채널이 되거나 7.1채널에 리어 센터를 달아 8.1채널이 되거나 7.1채널에 서브 리어 L/R을 추가해 9.1채널이 되기도 하고 9.1채널에 리어 센터를 달아 10.1채널이 되기도 하는데 리시버 앰프가 지원 못하면 말짱 꽝이고 가능하다 해도 일반 가정 집에서 이만큼 설치하긴 힘들다. 진성 오디오 덕후라면 모를까.... 일반 가정집에선 5.1채널, 좀 욕심 부려도 7.1이 땡이다. 일반적인 PC의 메인보드들이 7.1채널까지 지원가능하므로 스피커를 4개 설치하면 7.1채널까지는 일단 가능하다. 본격적인 시스템들에 비하면야 많이 부족하기는 하지만 낮은 가격으로도 어느 정도 구현이 가능하므로 돈은 별로 없지만 7.1채널을 구현해보고 싶은 사람들에게 추천.객체 기반 오디오에서는 기본적으로 5.1.2 채널이나 5.1.4 채널을 기반으로 오디오 소스가 마스터링이 되고 리시버가 스피커의 개수와 상하좌우 위치 설정에 맞게 자동적으로 믹싱을 하여 스피커로 출력한다.
국내 지상파 방송국에서는 2006 FIFA 월드컵 독일부터 5.1채널로 중계를 한 적이 있고 2014 소치 동계올림픽부터 2018 FIFA 월드컵 러시아까지 5.1채널로 중계를 했지만 2020 도쿄 올림픽과 2022 베이징 동계올림픽은 2채널로 송출했다. 일반 방송에서는 MBC의 태왕사신기가 5.1채널로 송출한 적이 있고 KBS의 음악 프로그램인 콘서트 7080과 유희열의 스케치북에서 5.1채널로 송출하였으나 콘서트 7080은 종영하였고 유희열의 스케치북은 KBS의 비상경영 대책으로 2019년 9월부터 2채널로 송출하다가 종영되었다. 그 이후 국내 방송에서 5.1채널로 적용하고 있는 방송은 캐치온과 클래식 채널 등 몇몇 케이블 채널을 제외하고 현재까지 없다.
UHD 규격의 표준 음향 채널은 22.2채널[4]로, 둘러싸인 형태의 기존 스피커 배치에 상하로 3단으로 스피커 배치를 추가하는 형태. 그런데 이 정도 되면 설치할 수 있는 곳이 대단히 제한된다. 그래서 일본에서는 일반 UHDTV를 대상으로 한 22.2채널의 간이 버전으로 8.1채널 혹은 3.1채널 서라운드를 검토하기도 했다. 그러다가 2018년 NHK 기술공개에서 22.2채널 사운드바 시제품이 나왔고(출시 시기는 아직 미정), 또한 돌비 애트모스와 DTS:X용 AV 리시버로의 호환성도 추가되어 시중의 홈시어터 장비로도 22.2채널 사운드를 부분적이지만 어느 정도 재현할 수 있게 되었다.[5]
7. 게임에서의 서라운드
지니어스 GX 80와트 게이밍 스피커
PC쪽은 사운드 카드의 저가화 및 리시버 앰프의 보급이 시작된 2000년대 초반부터 열성 게이머 사이에서 유행하기 시작했다. 초기에는 사운드블래스터 중급 이상의 사운드 카드에 아날로그 연결로 너저분한 케이블이 많이 필요했지만, 2010년대를 지나면서 메인보드 내장 사운드 카드의 품질향상과 이와 더불어서 WASAPI 방식의 처리로 상향평준화 되면서 아예 메인보드 내장 사운드 단에서 광출력 기능을 달고 나오는 경우도 많아짐에 따라 세팅 편의성도 향상되었고 더욱 저렴한 비용으로 서라운드 시스템을 구성할 수 있게 되었다. 그래봤자, 아무리 싼 것으로 조성한다 해도, 사운드 카드 및 스피커[6] 등을 합치면 그래도 10만원은 넘어가버린다.
EAX, A3D 문서를 보면 알 수 있듯이 서양 쪽 게임개발사들은 그래픽 가속뿐만 아니라 사운드 가속에도 신경을 써서 일찍부터 어지간한 게임에 5.1 채널 지원을 해 오고 있었다. 단적으로 90년대말 발매된 하프라이프나, 시프 시리즈 같은 FPS들은 이미 이 당시에 7.1채널까지 지원했으며 사운드 패닝이 별로 중요하지 않은 쿼터뷰 롤플레잉 게임인 디아블로 2조차도 따로 설정 없이 시스템을 감지해 음 분리를 지원했다. 이에 반해서 한국에서 제작된 게임중에는 다채널 음향지원이 크게 부각되었던 게임이 별로 없다. 2001년 발매된 화이트데이: 학교라는 이름의 미궁의 경우 4채널(쿼드러포닉)을 지원한 적이 있지만 이후 2018년이 지나도 어지간한 AAA급 온라인 게임들조차 다채널 음향지원이 제대로 되지 않고 있다.
콘솔은 플레이스테이션 2가 DVD 플레이어로도 굉장히 많이 쓰였기 때문에 일찌감치 DTS를 지원했다. 하지만 정작 게임에서는 끽해야 4채널 정도... 이건 게임 제작사에서 처리해야 하는 부분이긴 하다. 엑스박스는 돌비 디지털까지 지원하면서 헤일로 같은 걸 5.1로 돌리면서 많은 양덕들이 감동했다. 이 때문에 엑스박스를 개조해서 Kodi를 설치해 HTPC로 전환해 사용하는게 유행하기도 했다.
Xbox 360과 플레이스테이션 3 출시 시점인 2010년 이전부터 DD와 DTS 모두 표준으로 보급되었기 때문에 S/PDIF 규격의 광케이블 연결만으로 시스템 구축이 가능해졌으며, Xbox One에 이르러선 HDMI를 이용한 무압축 전송 시대가 이르렀다. 닌텐도 스위치는 아예 무압축만 지원하므로 시스템 구축에 유의하자.
7.1. PC게임에서 옵티컬단자 서라운드 출력방법
콘솔 게임기와 달리 PC는 메인보드 광출력 단자를 스피커와 연결한다고 해서 바로 5.1채널로 게임을 할 수 있는건 아니고[7] 거쳐야할 난관이 많다. 일단 DD/DTS 기능이 열려있지않은 내장사운드 드라이버 대신 이 기능들이 언락된 커스텀 사운드 드라이버를 사용해야하고, 디지털 입력을 아날로그로 인식시켜주는데 필요한 각종프로그램[8] 게임플레이 전에 사전 실행시켜두어야 하는데 이 과정이 단순하지 않다. 때문에 서라운드 게임플레이를 처음 입문하는 사람들에게 매니아들은 대부분 속편하게 제대로 된 전용 오디오 장비를 갖추고 리시버에 아날로그 선으로 연결하는 것을 권장한다.[9] 리시버 없이 스피커 광출력을 직접 연결하여 PC에서 서라운드 게임환경을 구성하려면 아래 링크를 참조.리얼텍 드라이버에서 DD/DTS기능을 게임과 연동시키는 방법[10]
리얼텍 내장 사운드로 DDL & DTSI 사용하는 방법
리얼텍 사운드(모드) 드라이버 DDL DTS Unlock
게임에서 5.1채널 광출력으로 사운드 듣기 (DTS/DDL Interactive)
8. 음원에서의 서라운드 - 업믹스
현실적으로 서라운드를 배려한 포맷은 대부분 영화에 편중되어 있고, 음악에서는 대부분 스테레오 시스템의 사용만을 가정해서 파일을 내놓는 것이 사실이다.[11] 아무래도 음원에서는 보통 사람 앞에 있는 공연장[12]을 가정해서 만들어지므로, 서라운드 음원의 실익이 크게 떨어지기 때문이다. 이런 탓에 과거 많은 오디오파일들이 Hi-Fi를 구성할 때 스테레오에 집착하기도 했다.그러나 서라운드 음원이 없어도, 서라운드는 스테레오에 비해 큰 이점을 가지고 있다. 아무리 공연장이라도 반사음은 생길 수 밖에 없는데, 이를 사이드/리어 스피커가 직접 재생할 수 있기 때문이다. 이를 통해 서라운드의 목적인 현장감[13]을 음원에서도 느낄 수 있게 된다.
다만 이를 위해서는 스테레오로 녹음된 음원을 서라운드에서 재생할 수 있게 풀어줄 필요가 있다. 이것을 업믹스(Upmix)라고 하고, 업믹스를 하는 소프트웨어를 업믹서라고 한다. 전문적인 업믹서는 기계학습을 포함한 여러 방법론으로 악기들을 서로 분리 배치하는데, 이는 지원하는 리시버가 제한적이고 무엇보다 비싸다.
역위상[14]과 딜레이의 콤필터링 등을 통해 재생할 부분을 선별하고 딜레이와 대역폭 제한, 위상편이 및 노이즈[15]로 가공하는 전통적인 업믹서는 EqualizerAPO, HeSuVi 등에서도 구현되어 있고 원리만 안다면 직접 구현할 수도 있다. 그러나 이는 말 그대로 기본적인 구현일 뿐 제대로 된 효과를 얻기 위해서는 사용자의 조정이 필요하다.
스테레오 음원의 업믹싱 청취를 위한 멀티채널 입문 가이드
EqualizerAPO에서 사용할 수 있는 업믹서 1
EqualizerAPO에서 사용할 수 있는 업믹서 2
9. 기타
- 일반인들이 서라운드에 대한 이해가 매우 낮은 것을 이용해서, 2채널 밖에 없는 사운드바에서[16] 공간감이 굉장하다고 광고하거나 일부는 음이 반사한다는 허위·과대광고를 하기도 하는데 리얼 서라운드가 동반되지 않은 스피커는 절대 서라운드가 될 수 없으니 주의 바란다.
[1] 1채널은 모노포닉, 2채널은 스테레오포닉, 4채널은 쿼드러포닉이라고 한다.[2] 리어, 사이드 스피커들은 음질이 그다지 중요하지 않다. 현실적으로 대부분의 소리는 어차피 앞에서 나오기 때문이다. 그래서 프론트에만 Hi-Fi 구성을 하고 리어와 사이드에는 가성비 저가 스피커나 예전에 썼던 하급기를 박는 경우도 흔해지고 있다.[3] TV에도 해당 기능이 필요하다.[4] 이 방식을 개발한 NHK 방송기술연구소의 선임 연구 엔지니어인 하마사키 키미오에서 따와서 하마사키 22.2라고도 불린다.[5] 다만 돌비 애트모스와 DTS:X 리시버로 재생 가능하다는 이야기이지, 이들과 같은 객체 오디오로 변환된다는 의미는 아니다. 굳이 따지자면 (22.2ch에서 7.1.4ch과 같은) 다운샘플링에 해당된다.[6] PC연결과 AUX연결을 전부 지원할 경우, 이걸로 TV를 시청하기도 한다. 원룸 등의 좁은 집에서 5.1ch 사운드를 즐기려면 이 방법이 무난하다.[7] 고전게임에서부터 최신게임에 이르기까지 많은 PC게임들이 2채널 스피커나 헤드폰에서 플레이하는 것을 주로 상정하기 때문에 서라운드 지원이 제대로 안되는 경우가 종종 있다. DD/DTS 기능을 켜고 스피커를 광출력으로 선택해서 게임들을 해보면 많은 게임[17]들이 스테레오로 소리가 나오거나 아예 소리가 안나오거나 한다. SPDIF입력을 아날로그 채널로 인식시켜주는 절차를 거치면 소리가 제대로 나온다. 하지만 이 조차도 100%해결은 안되고 안되는 게임들도 분명 존재한다. 이 경우는 게임자체에 서라운드 버그가 있어서다.[8] 아래 링크 VBCABLE과 GraphEdit를 사용하는 것이 그 예.[9] 리시버 없이 바로 컴퓨터 본체에 아날로그 케이블을 연결하면 간섭 문제가 발생하거나 저음우퍼가 전방 스피커 소리일때만 울리는 문제가 생기기도 한다.[10] 본 링크나 아래 링크를 통해 언락된 리얼텍 드라이버 설치 후 GraphEdit와 VBCABLE에 관해서 링크에서 설명하는 절차를 다 따랐을때 윈도우에서 스피커를 VBCABLE로 출력으로 두고 스피커 구성을 5.1로 할 경우 리얼텍 칩에 따라 소리 출력이 전체 스피커에서 울리는 등 스피커 구성이 제대로 안되는 경우가 있는데, 이럴 경우 7.1채널 구성을 선택하고 사이드 스피커나 후방스피커를 체크 해제해서 구성하는 방법이 있다. 또 리얼텍 S1200A 칩셋을 사용한 메인보드에서는 GraphEdit를 통해 Realtek Digital Output(SPDIF)과 VBPoint를 연결할 때 중간필터가 없다는 오류메시지가 뜰 때가 있는데 이럴 땐 윈도우 사운드 제어판에서 녹음 탭의 VBCABLE Output를 사용 안 함으로 바꾸어줘야 한다.[11] 없는 것은 아니다. 돌비 음원 같은 것이 그 예시.[12] 즉, 프론트[13] 여기서는 다르게 말하면 포위감이라고 할 수 있다. 소리에 둘러쌓여있다고 느끼는 것이다. 이는 일반적인 서라운드에서 중요한 방향감과는 다르며, 따라서 전문적인 업믹서는 패닝 같은 방향감 요소를 고려하지 않는다.[14] 자기 위치의 정위상과 반대 위치의 역위상을 섞어서 자기 위치의 리어를 뽑아낼 수 있으며, 이 과정을 통해 바이노럴 녹음된 음원의 패닝도 구현할 수 있다. 예를 들어, Copy: VRL=0.866*L+-0.5*R 라는 코드로 리어 L을 구현할 수 있다.[15] 위상 추출은 그 특성상 그 근본은 L과 R 신호를 분배했을 뿐이라는 단점이 있다. 위상 편이와 노이즈는 이를 지워, 에코는 피하고 분리도는 높이기 위한 방법이다.[16] 애초에 저가형 사운드바는 좌우의 범위가 너무 좁아 실질적으로 스테레오 사운드조차 모노로 듣게 되는 경우가 많다.