공간음향은 소리가 공간 속에서 여러 방향으로 퍼지고 반사되며 흡수되는 현상을 통해 청취자가 소리의 방향성과 거리감을 인식할 수 있도록 하는 음향의 특성입니다.
음악을 들을 때, 영화의 사운드트랙을 감상할 때, 가상 현실(VR) 게임을 할 때 소리가 단순히 귀에 도달하는 것 이상의 경험을 합니다. 소리는 공간 속에서 여러 방향으로 퍼지고 반사되며 흡수됩니다.
음원의 방향
음원은 특정 방향으로 음파를 발산합니다. 음원의 주파수와 특성에 따라 달라지며 고주파수 음파는 저주파수 음파보다 더 직진성이 강합니다. 스피커에서 나오는 고음은 특정 방향으로 집중되어 전달되지만 저음은 주변으로 더 넓게 퍼지는 경향이 있습니다.
반사와 흡수
음파가 공간 내의 표면에 부딪힐 때 일부는 반사되고 일부는 흡수됩니다. 반사된 음파는 다시 공간을 돌아다니며 여러 번 반사됩니다. 콘서트 홀에서 소리가 울리는 이유는 음파가 벽, 천장, 바닥 등 다양한 표면에 부딪혀 반사되기 때문입니다. 이러한 반사음은 공간의 크기와 형태, 표면의 재질에 따라 다르게 들립니다.
시간 차이와 강도 차이
사람의 두 귀는 서로 다른 위치에 있어 음원이 한쪽 귀에 먼저 도달하게 됩니다. 이 시간 차이를 ITD라고 합니다. 또한 음원이 한쪽 귀에 더 가까이 위치하면 해당 귀에 도달하는 소리가 더 크게 들리는데 이를 ILD라고 합니다. ITD와 ILD로 인해 소리의 방향을 인지할 수 있습니다.
머리전달함수 (HRTF)
특정 음원이 청취자의 머리, 귀, 어깨 등에 의해 어떻게 변화되는지 3차원 함수로 정리한 것을 HRTF라 합니다. 이는 소리가 다양한 신체적 구조에 의해 어떻게 필터링 되어 양쪽 귀에 도달하는지를 나타내며 개인마다 다르게 나타납니다. HRTF는 바이노럴 오디오를 통해 3차원적인 음향 경험을 재현하는 데 매우 중요합니다.
잔향
잔향은 음파가 여러 번 반사되면서 점차 약해지는 현상입니다. 큰 공간일수록 잔향 시간이 길어지며 음악을 풍부하게 만들거나 음성의 명료도에 영향을 미칩니다. 대성당에서 들리는 오르간 소리는 긴 잔향으로 인해 웅장하게 들리지만 작은방에서는 잔향이 거의 없어 소리가 명료하게 들립니다.
음장 형성
음장은 여러 음원이 동시에 존재할 때 형성됩니다. 각 음원에서 발생하는 소리가 공간 내에서 합성되어 특정 지점에서의 음압을 결정합니다. 이는 청취자가 느끼는 소리의 특성에 큰 영향을 미치며 음향 엔지니어들은 이를 고려하여 소리를 설계합니다.
공간음향 재현
공간음향을 재현하기 위해 스테레오, 서라운드, 바이노럴 오디오 등이 사용됩니다. 스테레오는 두 개의 스피커를 사용하여 좌우의 방향성을 표현하며 서라운드는 여러 스피커를 사용하여 360도 방향성을 구현합니다. 바이노럴 오디오는 HRTF를 이용하여 헤드폰을 통해 3차원적인 소리를 재현합니다.