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지난 시간에서는 Peak Level Meter를 알아봤는데요

순간적으로 큰 신호값만을 추려서 보여주기 때문에 청각적으로 인지하는 음량이나 실질적인 에너지양과는 거리가 있다고 말씀드렸습니다

 

peak_rms_h.png

- 서로 다른 좌/우 두 신호의 Peak 와 RMS 레벨 측정 -

 

위 이미지가 실제 예인데요..

Peak Level Meter에서는 가장 큰 신호값을 추리고 난 순간부터 Peak Hold Time 이내의 시간에서는

작은 신호 값이 어떻게 되어있는지가 무관하게 동일한 값을 보여줍니다

 

이러한 차이에도 에너지양, 실효값을 측정하기 위해서는 다른 방법이 필요한데..

그런 방법을 사용한 미터 중 하나가 바로 RMS Level Meter입니다

 

1. RMS = Root Mean Square

RMS는 Root Mean Square의 약어이며,

Root, Mean, Square 모두 수학적인 계산 방법을 지칭합니다

  • Root = 제곱근
  • Mean = 평균
  • Square = 제곱

이 3가지 계산으로 RMS가 됩니다

 

rms_math.png

- RMS 수식 -

 

여기서 각 샘플들의 값이 X1 X2 X3 같은 식으로 대응을 하며,

제곱하고(Square), 모두 더하고 샘플수(n)로 나누어 평균을 내고(Mean), 제곱근을 합니다(Root)

 

Peak를 계산할 때는 절대값으로 바꾸는 작업이 필요했지만..

RMS에서는 제곱을 하기 때문에 절대값으로 바꿀 필요가 없습니다 (음수끼리 곱하면 양수가 되므로)

 

 

여기서 몇 개의 샘플을 가지고 계산할 지에 대한 n이라는 존재는 Integration Time으로 설정하게 됩니다

(Sample 수 / SampleRate) = 시간

 

만약 Integration Time이 300ms(=0.3초)이고, SampleRate가 초당 48000Hz라면

필요 Sample 수 = 48000 * 0.3 = 14400 Samples

 

이렇게 Integration Time을 설정하는 것으로

RMS Level Meter에서 현재 시점에서부터 몇 개 전까지의 샘플까지 포함해서 계산하느냐가 결정됩니다

 

 

2. AES17 Standard : +3dB 보정

rms_result.png

- Sine파(정현파) 기준의 Peak, RMS, AES17 +3dB 보상 -

 


Sine파 기준으로 RMS계산을 하면 Peak레벨 대비 약 0.707 배의 값이 나오며

dB로 환산했을 때 Peak레벨 대비 약 -3dB 정도가 됩니다
 

디지털 RMS Level Meter는 앞서 살펴본 RMS계산에서 한가지 간단한 보정이 더해지는데..

AES17 Standard를 사용하는 RMS Level Meter는 +3dB을 보정하고

Sine파의 Peak와 RMS가 같아지게 됩니다

 

제 경험으로는 대부분 보정이 되거나, 선택할 수 있는 미터에서도 기본으로 켜있는 편이지만..

주로 사용하는 RMS Level Meter가 어떠한지 한 번쯤은 확인해보는 것도 좋을 것 같습니다

 

Sine파형을 RMS Level Meter로 측정했을 때

Peak Level Meter의 값과 동일하게 표시한다면 AES17 +3dB 보정이 적용된 것,

그렇지 않고 Peak Level Meter보다 3dB낮게 표시한다면 AES17 +3dB 보정이 적용되지 않은 것입니다

 

3. 마치며..

peak_rms_h.png

- 서로 다른 좌/우 두 신호의 Peak 와 RMS 레벨 측정 -


가장 큰 신호값을 추리고 난 순간부터 Peak Hold Time 이내의 시간에서는 작은 신호가 반영되지 않는 반면..

RMS Level Meter는 Integration Time이내의 모든 Sample들이 계산에 반영됩니다

 

Peak Level Meter는 신호를 표현할 수 있는 한계를 넘지 않도록 관리하는데 용이하며,

에너지를 파악하고 레벨을 조절하는 데에는 Peak Level Meter보다는 RMS Level Meter가 더 적합합니다


다만 주파수대역에 따른 청감레벨 차이, 라우드니스 곡선 등이 반영되지 않았기 때문에

청감적인 부분보다는 하드웨어 기기나, 플러그인 등에 작용하는 것을 보는 영역에 조금 더 연관이 있습니다

 

 

참고

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