1 개요

Yamaha Surround sound diagram.jpg

입체음향( Surround Sound )은 음원이 존재하는 공간에 위치하지 않은 청취자에게 음향의 방향성을 제공하는 모든 기술적, 실제적 방법 등을 일컫는다.

2 역사

2.1 입체음향의 출현부터 아날로그 입체음향의 대두

입체음향의 발전은 영화의 발전과 그 궤를 같이한다. 영화가 출연한 이후, 무성영화 시대를 거쳐 1채널(모노) 음향을 시청자에게 제공해 왔다. 이 시절 영화음향은 다수의 마이크로 녹음한 트랙을 1개의 트랙으로 다운믹스하는 방식으로 구성되었는데, 이때의 영화음향은 음원의 방향성은 고려하지 않은 형태를 취했다.

그러나 1940년 11월 13일에 공개된 디즈니의 영화 판타지아는 이때까지의 형식을 깨고 프론트 3채널 구성의 스테레오 음향[1]을 채용함으로서 입체음향의 시작을 열었다. 이후 다수의 영화가 스테레오 음향을 채용함으로서 입체음향을 채용하는 것은 일반적인 추세가 됨과 동시에 1957년에 출현한 2채널 스테레오 LP 레코드 로 인해 이는 음악산업까지 확장되었다. 1953년에 공개된 워너브라더즈의 영화 살의 밀랍인형관은 프론트 3채널 외에 서라운드 채널을 추가한 4채널 구성[2]을 채용하여 본격적인 입체음향의 형식을 구축하였다.

1960년대부터 새로운 입체음향의 구현 방식으로서 4채널 스테레오(쿼드러포닉)가 출현하였고, 이는 여러 가지 형식으로 분화하였다. 전면에 4개의 스피커를 배치하는 4-0 쿼드러포닉부터 정사각형 모양으로 스피커를 배치하는 2-2 쿼드러포닉, LRCS 구성으로 이루어진 3-1 쿼드러포닉 시스템 등이 경쟁하였다. 그러나 이러한 쿼드러포닉 시스템은 각각의 시스템에 맞게 제작된 음원을 필요로 했고, 무엇보다도 당시 대중적으로 사용되던 LP레코드를 지원하지 못함으로서 대중화에 문제가 있었다. 그러나 그 후 2채널 음원으로부터 4채널 신호를 합성할 수 있는 '매트릭스 기술'의 출현으로 이러한 문제점은 해결되었으나 시스템 간 비호환성으로 인해 쿼드러포닉은 도태되었다.

이 시기 돌비 연구소는 돌비 A 타입 노이즈 감소 기술을 영화음향에 응용하는 '돌비 스테레오' 포맷을 발표하였고 이는 다이나믹 레인지와 SNR을 극적으로 끌어올려 순식간에 시장을 장악하였다. 단, 이는 서라운드 채널과 센터 채널을 지원하지 않는 순수 2채널 스테레오 방식이었기 때문에 입체음향 효과는 덜했고, 이는 센터 채널과 서라운드 채널을 추가한 '돌비 스테레오 서라운드' 포맷의 출현을 야기했다. 그리고 돌비 스테레오 서라운드를 채용한 스타워즈가 발표, 그 후 아카데미상 베스트 사운드 부문을 수상함으로서 돌비 스테레오 서라운드 형식은 일반화되었다.

2.2 CD의 출현과 아날로그 입체음향의 마지막

돌비 스테레오로 대표되는 아날로그 입체음향 포맷의 성공 이후, 1983년 CD의 출현으로 영화음향 시장에 새로운 자극이 가해졌다. CD는 지금껏 볼 수 없었던 우수한 DR과 SNR을 가지고 있었으며, 무엇보다도 디지털 형식이라 음원의 열화가 적은 혁신적인 포맷이었다. 이에 자극받은 영화산업계는 두 가지 방향성을 논의하게 되었다.

1.기존의 아날로그 포맷을 발전시켜 고음질화하느냐
2.디지털 방식으로 이행하여 고음질화하느냐

돌비 연구소는 검증된 기존의 아날로그 포맷을 발전시키는 일환으로 돌비 SR(Dolby Spectral Recording)을 발표했다. 돌비 SR은 처리가 필요한 부분에 처리능력을 집중시켜 잡음 감소와 고음질화를 실현하는 방식으로 이는 아날로그 컴퓨터라고 부를 수 있을 정도로 정교한 처리과정을 통해 신호의 스펙트럼을 분석하고 처리하는 대규모의 회로를 사용함으로서 가능하였다. 돌비 SR에 의한 고음질화는 실로 대단한 수준으로, 잡음레벨[3]이 극장의 암소음 수준까지 감소하였고, 최대 110db에 이르는 광대한 DR를 이룩하였다.

이와 더불어 루카스 필름 등의 영화 제작자들도 고음질화에 몰두하여 영화 제작단계의 설비 대부분을 돌비 SR로 교체하였다. 제작과정 중 저품질의 처리과정이 개입되면 전체적인 품질이 감소하므로, 영화 촬영과 더빙, 삽입곡 제작 등 여러 분야에서의 돌비 SR의 채용은 영화음향의 전체적 품질을 밑에서 끌어올리는 데에 기여하였다.

이 시기의 유명한 작품으로는 돌비 SR을 채용한 이너 스페이스, 로보캅 등이 있다.

2.3 돌비 디지털의 출현, 디지털 포맷과 5.1채널의 등장

돌비 SR 등의 개선된 아날로그 포맷에도 불구하고, 아날로그 형식의 근본적인 한계로 인해[4] 디지털 기반 포맷의 필요성이 점점 대두되었다.

제일 처음 상용화된 디지털 포맷은 1987년부터 ORC와 코닥에 의해 개발이 시작된 CDS[5]이다. CDS는 기존의 아날로그 포맷과 같이 70mm 필름의 음성 트랙을 사용하였으며 16비트 PCM 형식으로 6채널[6] 구성을 채용하였다. 하지만 당시의 영화관 설비로는 6채널의 무압축 PCM 데이터를 정밀하게 재생할 수 없었고, 이에 따른 트러블이 발생하면 상영이 중단되는 문제 등으로 인해 영화관에서는 다시 아날로그 포맷을 사용하는 현상이 빈번하게 일어났다. 결국 CDS는 큰 효과를 거두지 못하고 사장되었다. CDS 포맷으로 제작된 영화는 딕 트레이시 등이 있다.

1992년 개봉된 배트맨 리턴즈와 함께 등장한 돌비 디지털은 이러한 문제를 해결하기 위해 여러 기술적인 조치를 행했다. 우선 재생 중간에 트러블이 발생하면 재생이 중단되는 문제에 대한 해결책으로 기존에 검증된 돌비 SR 형식 필름을 기반으로 이를 개량하는 방법을 채택하였다.

Dolby digital flim.jpg

기존의 필름 형식에서는 스프로켓 구멍[7]을 사용하지 않았으나, 돌비 디지털 형식에서는 이 위치에 사운드 트랙을 배치하였다. 영화의 상영 시에는 기본적으로 돌비 디지털을 사용하나, 재생 중 트러블이 발생하면 백업으로 돌비 SR방식을 대신 사용하는 방식으로, CDS가 가진 근본적인 문제를 해결하였다.

돌비 디지털은 CDS와 같이 6채널[8]을 채용하였다. 돌비 스테레오(및 그를 기반으로 한 돌비 SR)이 매트릭스 방식을 사용하는 것과는 달리 6채널 형식은 채널 분리도, DR, 표현력 등에서 현저한 개선을 이끌어내었다. 그러나, CDS와는 달리 돌비 디지털은 무압축 PCM을 사용하지 않았다. 돌비 디지털은 AC-3이라는 포맷을 사용하였다. AC-3포맷은 MP3과 비슷한 손실 압축 포맷으로서 기존의 CDS 포맷이 수 Mbps를 요구한 것과는 다르게 전채널에서 320kbps 를 사용하는 혁신적인 압축 기술이었으며, 이는 재생 시 트러블의 발생 등을 획기적으로 낮춰주었다.

돌비 디지털 방식은 성공적으로 시장에 진입했고, 드라큘라 , 원령공주, 귀를 귀울이면 등의 수많은 영화에 채택되어 널리 사용되었다. 또한 영화 제작에만 그치지 않고 384kbps를 사용하는 가정용 포맷이 1995년에 도입되어 DVD나 HDTV등의 기본 사운드 포맷으로 채택되어 아직까지 사용되고 있다.

그러나 디지털 기반 포맷을 개발한 것은 돌비 연구소 뿐만이 아니었다. 1993년 개봉한 쥬라기 공원은 돌비 디지털 대신에 DTS[9] 채용하였다. 필름 기반이었던 돌비 디지털과 달리 DTS는 CD에 음성 데이터를 저장하는 방식을 사용하였다. DTS를 사용한 영화의 필름에는 동기화를 위한 신호가 탑재되고, 별도의 재생장치를 사용해서 영상과 동기화한 음성을 재생하는 것이다. DTS에는 2채널 형식과 6채널 형식을 사용할 수 있었는데, 이것은 각각 DTS-2, DTS-6이라고 불렸다. 영화의 길이가 보통 120분이 넘어가는 만큼, CD 한 장에 무압축 데이터를 저장할 수 없었고,[10] DTS사는 apt-x를 사용하였다. 그러나 apt-x를 사용해도 6채널 사운드를 CD 1장에 실을 수 없었고, 따라서 DTS-6 형식은 CD 2장을 동시에 재생한다. 또한 서브우퍼 채널은 독립적으로 저장되지 않고 서라운드 채널에 함께 저장된 후 재생 시 분리되는 형식을 취했다. 그러나 영화 필름에 사운드를 수록하지 않고 별도의 매체를 이용한 것 때문에 자주 영사사고가 벌어졌고, 이는 DTS가 돌비 디지털을 능가하지 못하는 결과를 낳았다.

DTS와 비슷한 시기에 나온 포맷이 또 있는데, 소니가 개발한 SDDS[11]이다. SDDS는 1993년 라스트 액션 히어로로 대중에 알려졌고, SDDS가 개발되었을 당시 소니는 컬럼비아 픽쳐스를 소유하고 있었기에, 컬럼비아 픽쳐스에서 나온 다수의 영화들이 SDDS를 채용하였다. 대표작으로는 다이하드 3시크릿 서비스 등의 영화가 있다. SDDS는 기존의 6채널 구성과는 사뭇 다른 8채널 구성을 취했다. 현대의 8채널 구성과 달리 프론트 5채널, 서라운드 2채널, 서브우퍼 1채널로 이루어진 특이한 구성을 하였고, 돌비 디지털과 같이 필름의 여유공간에 사운드 트랙을 탑재하였다.

SDDS의 스피커 배치 구도이다.

이외에 SDDS는 좌측과 우측 중 한쪽 채널이 완전히 유실되어도 다른 채널에 기록된 백업 데이터로 인해 큰 영사사고 없이 재생할 수 있는 장점이 있으나, 돌비 디지털 포맷과의 경쟁에는 한계가 있었고, 소니가 콜롬비아 픽쳐스를 매각하는 등의 여러 사건이 겹친 후 자연스럽게 사장되었다.

2.4 더 높게! 더 많이!

2.5 음원을 영화관으로 가져오다

3 형식

3.1 채널 구성에 따른 형식

3.2 구현 방법에 따른 형식

4 기타

5 참고문헌

  • 다카하시 유키오. 음악에서의 서라운드 역사
  • Fushiki Masaaki. 영화음향의 역사

5.1 각주

  1. LRC 구성, 좌측 스피커, 우측 스피커, 센터 스피커로 구성됨.
  2. LRCS 구성, 좌측 스피커, 우측 스피커, 센터 스피커, 서라운드 스피커로 구성됨.
  3. 노이즈 플로어
  4. 시간이 지날 수록 필름이 열화되어 음질의 저하가 발생함
  5. Cinema Digital Sound
  6. 5.1채널
  7. 필름의 각 장면 사이에 배치된 구멍
  8. 5.1채널 형식
  9. Digital Theater System
  10. CD는 74분 가량의 무압축 2채널 데이터를 저장할 수 있다.
  11. Sony Dynamic Digital Sound