많이 쓰이는 휴대폰 기종의 라우드니스와 주파수 반응

게임 오디오

 

iPhone이 다른 폰보다 음질이 더 좋을까요? 만약 그렇다면 왜일까요? 화웨이 휴대폰은 음질이 어떨까요? 휴대폰 기종마다 음질이 다 다르답니다. 그런데 제가 몇 년간 모바일 게임을 작업해왔지만 한 번도 휴대폰 사운드를 비교해본 적은 없더라구요. 그래서 어떻게 하면 모바일 게임의 음향을 향상시킬 수 있을까 궁금한 마음에 몇 가지 실험을 해보았습니다.

  • 많이 사용되는 스마트폰의 라우드니스
  • 많이 사용되는 스마트폰의 주파수 반응

물론 '많이 사용되는' 휴대폰은 지역마다 다를 거예요. 저는 (시험할 당시) 중국에서 가장 인기 있는 휴대폰 기종들을 모아서 실험을 진행했습니다. 구체적인 결론을 기대하지는 않았지만 일반적인 현상과 유사점이나 차이점을 알아내고, 가능하다면 모바일 게임의 음향을 향상시킬 수 있는 방법을 고안해보고 싶었어요. 다음은 제가 실험에 사용한 휴대폰입니다.

  • iPhone 7P
  • Huawei Mate 7
  • Vivo Y51A
  • Oppo R9 Plus

시험할 게임으로는, 라우드니스 범위와 게임플레이 모드 방면에서 다양한 유형의 음향을 가진 게임을 선택하고자 했습니다. 저는 중국 모바일 게임 시장에서 가장 인기있으며 서로 다른 게임 유형을 대표하는 일곱 가지 게임을 선택했습니다.

  • Fight the land lord (투지주)
  • Happy cancellation (해피 캔슬레이션)
  • Arena of Valor (펜타스톰)
  • Clash Royale (클래시 로얄)
  • Onmyoji (음양사)
  • Homescape (꿈의 집)
  • PUBG (배틀그라운드, Tencent가 제작한 모바일 버전 - 사실 저는 재미 삼아 Tencent가 제작한 두 가지 다른 버전의 PUBG 모바일을 시험했습니다)

실험 방법

실험 환경:

  • 마이크:  Sanken CO-100(마스터)와 Earthworks TC-20
  • AD: Apogee DUET FW
  •  Mac Book Pro 15"
  • Senheisser HD25 AMP 헤드폰
  • Signal A: 스테레오 백색 소음, PCM WAV, 60초 길이, ProTools로 생성.  -11.9 LKFS, -8.1dBTP. 이 신호는 마스터링 신호임.
  • Signal B: 스트레오 백색 소음, PCM WAV, 60초 길이, ProTools로 생성.  -6 LKFS, -2.1dBTP (대상 레벨은 12LKFS로 설계되었음)

실험 과정: 

  • 각각의 스마트폰에서 해당 폰의 원본과 기본 APP로 Signal A를 각각 최대 레벨에서 재생합니다.
  • 각 폰의 마이크 게인을 변경합니다. 마이크 입력의 LKFS 레벨이 -11.9가 되도록 합니다. -11.9LKFS가 각 폰의 대상 참조입니다.
  • 게임을 하나씩 플레이하면서 Pro Tools 12HD에 직접 녹음합니다.

실험 사양:

  • 참조 레벨: -11.9LKFS (-12LKFS)
  • 슬라이드 간격: 30초
  • 녹음 시간: 한 게임당 5분

모바일 장치의 스피커 박스:

  • 스마트 DSP는 DA의 앰프를 처리합니다.
  • Temperature(온도)와 Amplify(진폭) 감지기는 DA를 다시 DSP로 제공합니다.
  • 그런 다음 DSP가 Auto Gain Control(자동 게인 제어, AGS)을 제외시켜 출력을 제한하고 하드웨어를 보호합니다. AGS는 리미터가 있는 컴프레서의 역할을 합니다.
  • 또한 모든 휴대폰 제조사가 EQ 및 다른 DSP를 조정하고 정의하여 고유한 사운드 스타일과 반응을 제작할 수 있습니다.

저는 다음 목적에 중점을 두고 이 연구를 진행했습니다.

  • 현재 많이 쓰이는 휴대폰 기종들의 라우드니스 이해
  • 대중적인 모바일 게임의 라우드니스 확인

일반 라우드니스 참조 차트

영화
-24LKFS
 
CD 마스터링
-15LKFS
(Soundcloud에서도 동일)
iTunes
-16LKFS
 
YouTube
-13LKFS
 
Spotify
-14LKFS
 
모바일 권장 K-lab
-16LKFS
 
모든 최대 피크 대상은 -1.5 ~ 4dBFS

저의 개인적인 라우드니스 대상

음악 마스터링
-16LKFS
30초 간격
게임 내 SFX
-16dB RMS
-45dB 한계점. 피크 < = -3dBFS
게임 마스터 출력
-16LKFS
PCOL/모바일

백색 녹음을 사용했을 때 스피커 출력의 라우드니스

참조: 30cm. -12LKFS를 대상 녹음 레벨로 하여 -12LKFS 백색 소음을 iPhone 7P에서 재생했을 때.

Picture3

몇 가지 발견한 내용:  

  • -12LKFS보다 더 큰 콘텐츠는 소리가 더 커지지 않습니다. 내부 자동 게인 제어(AGC)는 컴프레서와 같은 역할을 합니다.
  • 30cm와 40cm 간의 롤오프 레벨은 3dB입니다. 그렇기 때문에 사실 라우드니스 손실이 빠릅니다.
  • 백색 소음의 경우 iPhone 7Plus가 가장 조용하지 않았습니다. 그리고 iPhone이 더 나은 다이내믹을 갖고 있지도 않았습니다. 하지만 iPhone 게임의 소리가 가장 작았습니다!
  • 백색 소음의 경우 Vivo Y51A의 소리가 가장 컸습니다. 하지만 게임의 경우 Oppo R9에서 소리가 가장 컸습니다. 이상한 일이죠.
  • 제가 시험한 휴대폰 중에서 소리가 가장 컸던 경우는 Oppo R9에서 AOV를 플레이했을 때로, 14.8LKFS였습니다.
  • -12LKFS를 초과하는 콘텐츠는 소리가 더 커지지 않습니다. 아마도 대부분의 휴대폰에서 -12LKFS가 물리적으로 중요한 매개 변수일 것 같습니다. 사실 -16LKFS가 모든 휴대폰의 최대 레벨이었습니다.
  • 동일한 음원을 사용했을 때 라우드니스 롤오프가 30~45cm 사이에서 가장 두드러졌습니다.

Picture4

즉 …

음원이 -16LKFS를 초과하더라도 소용이 없다는 뜻입니다. 더 날카로운 소리만 더 크게 느껴질 수 있습니다. 하지만 휴대폰에서 날카로운 소리는 매우 자극적으로 들리죠. 

추가 참조용 차트 (이미지를 클릭하면 확대됩니다) 

 Picture5  Picture6  Picture9

Picture7   Picture8

 

 

 

대중적 스마트폰에서의 주파수 반응

Picture1

몇 가지 결론

  • 모든 장치에서 가장 예민한 주파수는 220,500, 1k, 2.5k, 3.5k, 10k, 11k, 14k입니다.
  • 모든 장치에서 스피커가 1kHz에서부터 롤오프됩니다. 귀로 들었을 때 강력하며 풍부한 음향을 가진 모든 게임에서 220-1000Hz 사이의 롤오프가 더 느렸습니다.
  • 모든 Android 게임은 220Hz에서부터 롤오프가 증가합니다. 하지만 iPhone 7P의 경우 400Hz에서부터 천천히 시작됩니다. 아마 iPhone 7P가 좀 더 가볍고 부드럽게 들리지만 낮은 주파수를 더 잘 느낄 수 있는 이유가 이 때문인 것 같습니다.
  • 모든 Android 게임은 고주파수나 롤오프를 10kHz에서부터 중단합니다. iPhone 7P도 거의 동일합니다. 하지만 16kHz에서 22kHz까지 다시 올라갑니다.
  • 11kHz쯤에서 줄어들며, 11kHz를 넘어갈 경우 롤오프가 느려져서 부드럽고 밝은 소리를 내는 데 좋습니다. ‘클래시 로얄꿈의 집을 확인해보세요. ‘배틀그라운드에서도 이 부분을 확인할 수 있습니다.
  • 모든 장치에서 4-5kHz 대역은 아주 조심히 제어하고 설계해야 하는 부분입니다.

Picture2

스마트폰에서의 주파수 반응에 대한 설명을 짧은 글 하나에 다 담아내기란 쉽지 않습니다. 그래서 여러분이 시간 날 때 읽으실 수 있도록 30 페이지의 PDF를 첨부해놓았습니다. 스펙트럼을 살펴보면 정말 많은 정보를 얻을 수 있고, 모바일 게임 오디오에 관한 유용한 방법을 직접 고안할 수도 있을 거예요. 이 정보가 여러분에게 도움이 되었으면 합니다! 

지원해주신 Next Studio에게 감사 말씀 드립니다. 그리고 Next 오디오 팀의 ZhangXin 씨와 Zhanglei 씨에게도 정말 감사드립니다.

 

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지에 양 (Jie Yang, 디지몽크)

사운드 디자이너

Tencent NEXT Studios (텐센트 넥스트 스튜디오)

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디지몽크(Digimonk)는 1998년부터 경력을 쌓아온 베테랑 게임 개발자입니다. Ubisoft (유비소프트), 2K Games (2K 게임즈), Sheng You Sheng (셩요우셩), Virtuos (버츄오스), Tencent Aurora Studios (텐센트 오로라 스튜디오)에서 일하면서 100 개가 넘는 게임의 사운드 디자인을 작업해왔습니다. 디지몽크는 현재 Tencent NEXT Studios의 오디오 디자이너입니다. 2012에는 고품질 사운드 라이브러리인 Foley Stage(폴리 스테이지)를 개인 제작하여 전세계적으로 출시하기도 했습니다. 그 후 机器之心 (Heart of Machines), 微观世界(一) (Microscopic World Vol. 1), 北风 (Northern Wind)라는 세 개의 고품질 사운드 라이브러리를 유럽, 북미, 일본, 중국에서 출시했습니다. 가장 최근 출시한 라이브러리인 火气-中国武侠特效 (the art of Magic Kungfu)는 현재 구매 가능합니다.

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