[신호처리] Reverberation(잔향)과 RT60

Reverberation ^잔향이란 무엇인가?

강당이나 넓은 로비 같은 곳에서 소리가 울리는 것을 경험해 본 적이 있을 것이다. 왜 그럴까? 일반적으로 소리는 공기 등의 매질을 통해 귀로 전달이 된다. 하지만 음원^{Sound source}만이 곧바로 우리 귀로 전달될 것이라고 생각하면 큰 오산이다.

Figure 1 Direct Sound and Reflected Sound
(출처 : softdb.com)

소리는 파동이기 때문에 매질을 통해 전파되면서 한 방향으로만 나아가는 것이 아니라 회절며 퍼지게 된다. 따라서, 위 그림 Figure 1처럼 직접적으로 오는 소리^{Direct sound / dry sound} 뿐만 아니라 소리가 진행되다가 벽이나 바닥 등 장애물에 부딪혀 반사된 소리^{Reverberated sounds}도 우리 귀에 들어오게 된다.

Figure 2 무향실
(출처 : wikipedia.org)

소리가 물체에 반사되는 정도 또는 흡수되는 정도는 물체의 표면에 따라 다르다. 경우에 따라 필요로 하는 reverberation time ^{잔향 지속시간}이 다른데, 잔향이 많은 환경을 피하는 경우가 많다. 회의실이나 연설 등 정보를 전달하는 경우에는 잔향이 심하면 비슷한 소리가 반복이 되는 것처럼 들리기 때문에 음성의 명료성에 부정적인 영향을 미치기 때문이다. 잔향에 매우 민감한 환경에서의 연구를 하는 경우 Figure 2처럼 흡음재를 이용해 소리의 반사 최소화한 방을 만들어 사용하기도 한다. 반면에 콘서트나 오케스트라처럼 따뜻한 소리를 내기 위해 긴 reverberation time을 요구하는 경우도 있다.

Reverberation Time (RT) : RT60

그렇다면 이 잔향을 객관적으로 측정할 수 있는 기준에는 무엇이 있을까? 통상적으로 reverberation time (RT)을 측정하는 데에 사용하는 기준은 바로 RT60 (또는 T60)이다. RT60의 정의는 폐쇄된 방에서 음원으로부터 생기는 reverberation의 sound pressure level (SPL)^음압레벨이 60dB^데시벨 만큼 감쇄되는 데 걸리는 시간을 말한다.

Figure 3 시간에 따른 신호 분류
(출처 : A Consolidated Perspective on Multimicrophone Speech Enhancement and Source Separation)

Figure 3은 RT60가 250ms인 환경에서 시간에 따라 direct sound와 early echoes, reverberation을 구분한 그래프이다. 약 30ms 미만의 신호는 early echo라고 보면 된다. 사실 “RT60가 몇 ms이다.” 하면 감이 잘 안오기 때문에 실생활 예제를 들어보자. RT60가 0ms이면 반사되는 소리가 없기 때문에 실외 조건이라고 볼 수 있다. 50ms 정도이면 차내, 200ms ~ 800ms이면 실내 사무실, 400ms ~ 1s이면 강의실, 1s 이상이면 강당정도로 볼 수 있다.