콘서트홀의 설계를 위한 무대음향 평가에 관한 연구

Abstract

콘서트홀의 음향설계에서 최종 소비자는 청중이므로 음향설계의 최종 목표는 청중의 만족도 향상이 우선되는 요소이다. 현재 기존의 음향지표가 청중의 청감을 기준으로 개발되어 사용되고 있으나 연주자를 배제하고 공연이 성립될 수 없는 것처럼 아무리 청중이 인지하는 음향이 뛰어난 공연장이라 하더라도, 무대 위의 연주자들이 자신의 연주 음환경이 열악하다면, 만족스러운 공연이 될 수 없기 때문이다. 따라서 무대음향에 대한 연구는 연주자에게 자신의 연주음을 더 정확히 들을 수 있고, 다른 연주자와의 소통(Communication)과 섞임(Blend)의 정도를 향상시킬 수 있는 음향 환경을 조성하는 것이 필요하다. 무대음향에 대한 연구는 지난 30여 년간 다양한 측면에서 다뤄져 왔으나, 1989년 Gade가 제안한 Stage Support를 제외하고는 정량적으로 무대음향을 평가할 수 있는 지표가 제한적이며, Gade의 지표 또한 실제 공연장 무대음향 설계를 위해 물리적 및 주관적 평가를 통한 검증이 필요하다. 따라서 본 논문에서는 Gade의 무대 측정방법을 기반으로 국내 대표적인 콘서트홀에서 충격응답(Impulse Response) 측정에 의한 무대음향의 물리적인 평가와, 가상무대 공간에서 합창 및 독창 연주자의 연주음 평가 실험을 통해 무대음향의 주관적인 평가를 진행하였다. 본 연구는 아직 초기 단계인 현재까지의 무대음향에 대한 실험적인 연구결과를 정리하여, 기존 무대음향 지표를 검증하고, 향후 무대음향을 평가하는 지표에 대한 연구방향을 제시하는 것을 목표로 하고 있다. 본 논문은 제 1 장의 서론, 제 2 장 ～ 제 6 장의 본론, 제 7 장의 결론으로 구성되어 있으며 각 장의 개요는 다음과 같다. 제 1 장에서는 연구의 배경 및 목적, 기존의 연구 및 본 연구의 범위 및 방법에 대하여 기술하였다. 제 2 장에서는 본 연구의 이론적 배경으로서 덴마크의 Gade가 제안한 무대음향 지표인 Stage Support를 포함하여 무대음향 평가에 사용될 수 있는 실내음향 지표들의 정의를 기술하였고, 무대 음장을 측정하기 위한 측정방법론을 그 배경과 절차에 기술하였다. 제 3 장에서는 실제 연주자들의 독창 연주를 통해 무대음향을 주관적으로 평가한 내용을 기술하였으며, 세부적으로 실험 방법, 실내음향과 창법의 변화와의 관계, 공간별 합창 및 독창연주의 선호도 결과에 대해 기술하였다. 제 4 장에서는 가상현실 기술을 이용하여 실험실 조건의 현실성을 향상시킨 후 무대음향의 주관적 선호도를 평가한 결과를 기술하였다. 제 5 장에서는 무대에서의 음향지표와 독주연주와의 상관관계분석을 통해 실제 무대 공간에서 연주자가 선호하는 음장과 평가지표에 대하여 기술하였다. 제 6 장에서는 현장측정과 컴퓨터 시뮬레이션모델의 비교를 통해 무대음장의 실내음향 특성을 비교하고, 현장에서의 청감평가를 통해 무대음향의 선호도 평가를 수행한 내용을 기술하였다. 실제 합창 연주자들이 무향실에서 녹음하고 가청화한 음원을 이용한 청감실험을 통하여 공간별 합창 선호도 결과 및 대형별 합창효과의 분석에 대해 기술하였다. 제 7 장에서는 Stage Support를 이용하여 무대구성요소의 무대음향에 미치는 영향에 대해 물리적 평가를 진행한 내용을 기술하였으며, 세부적으로 무대 위 연주자의 영향, 오케스트라 배치 형태의 영향, 천장반사의 영향, 무대측벽의 확산체의 영향에 의하여 나타나는 Stage Support의 분포에 대해 기술하였다. 제 8 장에서는 본 논문의 결론에 대하여 기술하였다. 본 연구에서 도출된 결론을 요약하면 다음과 같다. 다양한 크기와 무대 형식의 가상공간을 활용한 합창 및 독창 연주자의 음장 선호도 평가결과 피험자 들은 잔향감과 공간감이 높은 홀을 선호하는 것으로 나타났다. 이와 관련된 무대음향 평가 및 구성 요소는 잔향시간과 측면반사음이다. 가상현실 기법을 이용하여 연주자간의 의사소통 등 무대음향 선호도 평가를 실시하였다. 평가결과 무대음향 평가 지표 중 후기반사음요소와 관련된 ST_(late)가 선호 무대 음장과 가장 높은 상관성을 갖는 것으로 나타났으며, 잔향감 평가지표로는 잔향시간이 상관성을 갖는 것으로 나타났다. 이상의 결과를 통해 무대에서의 연주자간 의사소통은 무대에서의 후기음요소와 관련되는 것으로 판단된다. 동일한 무대 내에서의 선호되는 음장은 성악연주자와 기악연주자 모두 ST_(late)와 IACC_(L3)가 높은 중앙지점을 선호하는 것으로 나타났으나, 후벽과 측벽에 가까운 위치는 기악연주자에게만 선호되는 것으로 나타났다. 성악연주자의 경우 짧은 초기감쇠시간, 높은 명료도(C80) 및 낮은 공간감(1-IACC)을 갖는 무대음향 특성을 선호하는 것으로 나타났다. ST_(late)의 경우 성악 및 기악 연주자의 선호도와 모두 양의 상관관계를 갖는 것으로 나타나, 연주자의 무대음향 선호와 상관성이 높은 평가지표로 ST1과 ST_(late)을 활용할 수 있는 것으로 판단된다. 성악 연주자들이 선호하는 음장을 객석음향 평가지표로 평가할 경우 초기감쇠시간(EDT)/잔향시간(RT) 지표를 활용하는 것이 유용한 것으로 나타났다. 이상의 무대음향 선호도 평가결과를 물리적 지표와 공간구성을 활용하여 설명하면 다음과 같다. ST의 경우 ST1은 20 ～ 100 ㎳ 범위내의 유효반사면과 관련이 있으며, 3 ～ 4 m 이내에 무대 벽 또는 확산체가 있을 경우 높은 Stage Support를 얻을 수 있음을 의미한다. 무대 바닥의 경우 흡음재 적용 유무에 따라 ST1값에 유의미한 차이가 발생되지 않는 것으로 나타났으며, 흡음재의 적용에 의해 1차 바닥반사음과 100 ㎳ 이내의 반사음도 감소하여 ST1값에 영향을 주지 않는 것으로 판단된다. 이는 연주자의 무대음향 선호도 변화에 크게 영향을 주지 않을 것으로 판단된다. 무대 측벽의 경우 연주자가 3 ～ 4 m 거리에 있을 경우 측벽 및 천장에 의해 Stage Support를 많이 받을 수 있는 것으로 나타났으며, 확산체 적용에 의해 ST1 값은 다소 감소하지만 무대 내에서 음향특성지표 및 공간감의 분포가 고르게 하는 효과가 있다. 따라서 무대 측벽 및 천장의 기하학적 설계와 확산성이 높은 확산체의 적용이 무대음향 선호도가 높은 무대 구현에 도움이 되는 중요한 요소로 판단된다. 좋은 ST1 분포를 갖는 무대를 설계하기 위해서는 바닥 반사에 의한 영향보다는 측벽간의 거리와 형상과 확산에 의한 영향을 적극적으로 활용하여 반영하여 경계면에 의한 Support 증가와 공간감 특성을 향상시키는 것이 바람직한 무대 음향 설계 방법이다. 또한 ST_(Early)는 100 ㎳이내의 초기반사음의 크기만을 고려하기 때문에, 무대 규모 및 형상에 따른 차이나, 무대 주변 확산구조로 인한 음질 요소가 고려되지 않을 수 있어 EDT/RT와 같은 잔향시간 평가 요소 및 ST_(late)등의 무대음향 평가 지표가 고르게 분포하도록 무대를 설계하여야 한다. 무대음향 설계에 있어 공연장의 용도, 연주되는 음악의 장르에 따라 무대 용적, 면적 등이 결정되므로 무대크기 결정시부터 위의 무대음향 선호도와 지표를 고려하여 설계하여야 한다. 연주자 또는 악기마다 다른 스펙트럼 특성도 고려해야할 요소이다. 나아가 연주자는 개성이 강하여 연주스타일, 선호스타일이 다소 다를 수 있다.