요약:
영국 노팅엄대학교 공과대학 연구진이 공간 내 여러 스피커에서 생성되는 음파의 상호작용을 제어해 청취자에게 소리가 움직이는 듯한 느낌을 주는 새로운 음향효과 기술을 개발했습니다. 기존 기계식 로터리 스피커와 달리 이 시스템에는 모터, 벨트 또는 회전 부품이 없지만 클래식 로터리 스피커의 독특한 사운드 효과를 재현할 수 있습니다.
이 연구의 핵심은 단순히 오디오 신호를 변경하는 것이 아니라 소리가 청취자에게 도달할 때 물리적으로 이동하는 방식을 직접 조작하는 것입니다. 연구진은 여러 개의 스피커로 구성된 원형 배열을 만들고 스피커 배열을 따라 오디오 신호를 전자적으로 이동시켜 결과적인 음파가 공간에서 음원의 회전과 유사한 효과를 생성했습니다.
기존 음향 장비는 일반적으로 소리가 스피커에 전달되기 전에 전자 신호를 처리합니다. 예를 들어, 코러스, 플랜저, 페이저 등의 효과는 모두 오디오 신호의 위상, 시간 또는 주파수 특성을 변경하여 특별한 청취 감각을 만들어냅니다. 그러나 University of Nottingham의 솔루션은 음파가 이미 스피커를 떠나 청취자를 향해 전파됨에 따라 변화가 발생하기 때문에 진정한 "움직이는 음원"에 더 가깝습니다.
이 기술은 1930년대에 등장한 Leslie 로터리 스피커에서 영감을 받았습니다. Leslie 스피커는 원래 전자 오르간에 사용되었습니다. 독특한 특징은 모터와 벨트를 이용해 스피커 혼이나 배플을 회전시켜 소리가 여러 방향에서 지속적으로 청취자에게 도달함으로써 뚜렷한 공간감과 주기적인 변화를 지닌 소리를 만들어낸다는 점이다.
레슬리 스피커는 이후 음악 역사상 가장 대표적인 음향효과 장비가 되었습니다. 많은 전자 음악 장치, 디지털 효과 및 소프트웨어 플러그인은 다양한 페이저 및 코러스 효과를 포함하여 이 사운드를 에뮬레이트하려고 시도합니다. 그러나 이러한 디지털 시뮬레이션은 주로 전자 신호를 변경하므로 공간에서 이동하는 실제 음원으로 인한 음향 변화를 완전히 재현할 수는 없습니다.
노팅엄 대학의 연구자들이 해결하기를 희망하는 것이 바로 이 문제입니다. 그들이 설계한 "솔리드 스테이트 로터리 스피커"에는 기계적으로 움직이는 부품이 없습니다. 대신, 고정 설치된 스피커 어레이를 사용하여 서로 다른 스피커의 출력 타이밍과 위상을 제어하여 음파 자체가 회전하는 음원과 유사한 공간 전파 효과를 생성할 수 있도록 합니다.
따라서 이 시스템은 전통적인 기계 음향 효과와 순수한 디지털 음향 효과 사이의 어딘가에 있습니다. 기존 회전 스피커의 복잡한 기계적 구조가 없습니다. 동시에 오디오 신호 레벨에서 회전 효과를 시뮬레이션할 뿐만 아니라 공간 내 물리적 음파의 전파 및 간섭을 직접 사용하여 사운드 변화를 생성합니다.
노팅엄대학교 전기전자공학과 조교수인 페르난도 페레즈-코타(Fernando Perez-Cota)는 현재의 음악 사운드 변조는 대략 두 가지 범주로 나눌 수 있다고 말했습니다. 하나는 원래 Leslie 스피커에서 사용된 음향 기계적 방식이고, 다른 하나는 현대적인 전자 및 디지털 처리 방식입니다. 본 연구에서는 둘 사이에 새로운 기술적 경로를 구축하고자 한다.
연구원들은 이 접근 방식의 가치가 기계 부품 없이 Leslie 스피커를 재구성하는 것보다 훨씬 더 클 수 있다고 믿습니다. 스피커 배열은 소프트웨어로 제어할 수 있기 때문에 이론적으로 기존 회전 스피커로는 쉽게 얻을 수 없는 사운드 움직임 패턴을 생성할 수 있습니다.
예를 들어, 서로 다른 스피커 간의 신호 관계를 변경하면 사운드가 서로 다른 방향, 속도 또는 더욱 복잡한 공간적 움직임을 생성할 수 있습니다. 기계식 회전 장치와 비교하여 전자 제어는 물리적 구성 요소가 가속 또는 감속할 때까지 기다릴 필요가 없으며 모터, 벨트 및 기계 구조에 의해 제한되지 않습니다.
이는 미래의 음악 제작자가 새로운 사운드 디자인 도구에 액세스할 수 있다는 의미이기도 합니다. 전통적인 음향 효과는 주로 소리 자체의 주파수, 위상, 동적 특성을 변경하여 효과를 생성하는데, 이 기술은 더 나아가 '소리가 어디서 나오고 어디로 움직이는지'를 소리 생성의 일부로 통합할 수 있습니다.
연구원들은 이는 단순히 여러 대의 스피커를 사용하여 동시에 동일한 사운드를 재생하는 것이 아니라는 점을 강조했습니다. 실제로 중요한 것은 스피커 어레이 간의 신호 관계와 그에 따른 음파 간섭 및 전파의 변화입니다. 이러한 요소들을 정밀하게 제어함으로써 청취자는 음원이 공간을 이동하는 것을 경험할 수 있습니다.
현재 이 시스템은 아직 실험적인 프로토타입이지만 연구팀은 새로운 음향 효과 플랫폼이 될 가능성이 있다고 믿고 있습니다. 앞으로는 음악 제작 및 라이브 공연뿐만 아니라 몰입형 오디오, 공간 오디오 및 사운드의 공간적 위치를 정밀하게 제어해야 하는 기타 시나리오에도 사용할 수 있습니다.
이 연구는 "Audio Engineering Society Journal"에 게재되었으며, 논문 제목은 "The Solid-State "Rotary" Speaker"이며, 연구원은 Nicholas Wolstenholme과 Fernando Perez-Cota입니다.
기존 로터리 스피커에 비해 솔리드 스테이트 솔루션은 기계적 구조가 더 단순하다는 분명한 장점도 있습니다. 전통적인 Leslie 스피커는 오랫동안 작동하려면 모터, 변속기 구조 및 회전 부품이 필요합니다. 크기가 더 클 뿐만 아니라 기계적 소음과 마모도 발생합니다. 고정 스피커 어레이는 전자 제어를 통해 사운드 변조를 완료할 수 있으므로 이론적으로 디지털 제어 및 자동화를 달성하는 것이 더 쉽습니다.
연구팀은 앞으로 이 개념이 보다 접근 가능한 비용과 규모로 음악 창작에 적용될 수 있기를 희망한다고 말했습니다. 즉, 이 기술은 단순히 고가의 클래식 로터리 스피커를 대체하는 것이 아니라, 이전에 특수한 기계 장비가 필요했던 공간적 음향 효과를 더 많은 음악 제작자가 얻을 수 있게 되기를 바라는 것입니다.
이 기술이 더 발전한다면 '음향 효과'에 대한 사람들의 이해도 바뀔 수도 있습니다. 과거에는 이펙터가 주로 전자 신호 레벨에서 사운드를 처리했습니다. 미래에는 음향 효과 장비가 음파가 실제 공간에 전파되는 방식을 직접 제어하여 소리 자체를 "움직이도록 프로그래밍"할 수 있는 개체로 만들 수 있습니다.
노팅엄 대학의 이번 연구는 기계적 음향학과 디지털 신호 처리 간의 새로운 경로를 제시합니다. 스피커가 실제로 회전하는 것을 허용하지 않지만 전자 제어를 사용하여 음파가 회전하는 음원과 유사한 공간적 특성을 나타내도록 합니다. 음악 제작과 공간 오디오에 있어서 "단순히 소리 신호를 바꾸는 것이 아니라 소리를 움직이는 것"이라는 아이디어는 전통적인 음향 효과 기술을 넘어서는 새로운 분야를 열 수 있습니다.
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