I. 서  론

공연장의 건축음향설계는 객석 및 무대 모두에서 설계목적에 맞는 최적의 음환경을 도출하는 것을 목표로 삼는다.^[1] 관객 입장에서는 잔향감, 친근감과 같은 주관적 평가요소들과 초기 감쇠음(Early Decay Time, EDT), 잔향시간(Reverberation Time, RT) 등을 포함하는 다양한 객관적 음향 요소들을  적절히 확보해야하며,^[2] 이와 더불어 연주자 입장에서는 무대지원(ST : Stage Support)지표를 측정하여 그 수치를 높이는 방향으로 음환경을 확보하고자 한다.^[3] 특히 무대 위 연주자 입장으로서의 앙상블 연주자에 의한 주관적 평가와 관련하여 Gade^[4]는 연주자 설문을 통해 서로 듣기(Hearing each other)가 앙상블 연주 시 중요한 요소 중 하나이며 이는 직접음과 초기 반사음을 포함하는 초기 에너지와 중요하게 연관되어 있음을 기술하였고, Baron^[5]은 소규모 오케스트라와 관련한 무대음향 연구에서 후기에 대한 초기 에너지 비율이 주관적 잔향감과 음의 상관관계를 갖는다고 기술하였다. Chiang et al.^[6]의 솔로와 챔버 연주자들을 대상으로 한 연구에서는 무대음향 선호도와 ST_Late가 상관도가 높은 것으로 보고하였고, Jeon과 Lee^[7]의 ‘반주소리의 잔향은 적당한가?’, ‘반주소리가 분명하게 들려오는가?’ 등과 같은 듀오 앙상블을 위한 평가에 있어서도 ST_Late와 IACC_L3 가 높게 나타나는 무대지점을 선호하는 것으로 나타났다. Kim과 Jeon^[8]의 ‘음악연주 공간과 합창연주의 연구’에서는 잔향시간과 측면반사음이 주요한 무대음향 선호도 요인으로 보고하고 있으며, Jeon et al.^[9]의 독주, 이중주, 사중주 연주자를 대상으로 하는 무대음향 연구에서는 무대 중앙부를 연주지점으로 선호하는 것으로 보고하였다.

그러나 오케스트라 쉘 등의 반사벽으로 둘러싸인 무대의 ST 분포가 연주지점에 따라 큰 차이를 보이고,^[10] 연주자의 개성에 따라 판단 기준이 다양하며, 연주형태에 따라서도 선호도가 다를 수 있기 때문에 연주자에게 실제적으로 도움이 되는 음향설계를 위해서는 보다 다양한 연주조건에 따른 최적 무대음향 선호요인을 도출하는 것이 필요하다. 이에 대한 선행 연구로써 독주, 이중주, 사중주 연주자를 대상으로 한 ST^[9]에 관한 연구는 공연장을 설계할 시 무대 음향 평가 요소인 ST에 대해 연주자 평가와 관련하여 추가 연구가 필요함을 피력한다. 이와 관련한 연구로써 Kim et al.^[11]의 연구는 기존의 연구가 솔로 기악연주자를 기준으로 하고 있음으로, 이에 대한 추가 연구로써 성악가를 기준하여 연구하였으며, 그 결과로써 기악연주자와 성악가간에 선호도 차이가 있음을 보여주고 있으며, Jeon et al.^[9]의 연구에서는 현악 연주자를 기준으로 앙상블 연주에 관한 결과를 보여주고 있으므로, 본 연구에서는 이에 대한 확대 연구로써 플루트와 클라리넷을 포함하는 목관악기 앙상블 연주자군의 연구를 진행함과 동시에 기존의 연구인 현악기 연주자와 성악연주자의 대조군을 동일한 공간에서 비교함으로써 악기군 추가 연구로 진행하였다. 본 연구는 이러한 관점에서 이중주 연주자를 대상으로 하는 앙상블 연주자를 위한 무대음향 추가 연구에 해당한다.

실험 대상 공연장 무대의 선정은 기존의 연구 환경과 같이 오케스트라 쉘이 설치되어있으며 무대의 ST_Early 값의 최대값과 최소값의 차이가 8.4 dB로써, 이전 유사 연구들의 ST_Early 최대 차이 값이 2.2 dB, 3.9 dB^[9], 5 dB^[10], 8.6 dB^[11] 수준임을 감안하여 볼 때, 본 공연장의 무대 환경이 ST_Early 값에 의한 연주자 선호도 차이가 분명하게 나타날 것으로 파악되어 선정하게 되었다.

이에 따라 이전 연구^[9,11]의 방법론을 바탕으로 이중주연주자의 무대음향 선호요인을 무대 위 연주평가 방법을 통해 도출하였다.

무대음향의 물리적 특성을 평가하기 위한 측정으로는 ST지표를 무대 위 17개 지점에서 측정하였다. 무대 위 연주평가를 위해서는 ST_Early값이 다를 뿐만 아니라 무대 앞, 뒤, 옆과 같은 물리적 위치가 다른 지점을 고려하여 5개 지점을 지정하고, 지정된 위치에서 듀엣 연주를 하면서 연주 선호도에 관한 청감평가를 실시하였다.

II. 무대음향의 물리적 측정

2.1 측정 대상 홀과 측정위치

천안에 위치한 봉서홀을 대상으로 진행하였다. 극장의 전체 형상은 장방형이며, 좌석 수는 1,186석, 객석 평균 잔향시간은 공석 시 1.1 s이다. 객석 뒤쪽으로는 2층 발코니가 있으며, 무대면적 238 m², 무대 폭은 12 m에서 15 m, 높이는 6.8 m에서 8.8 m 범위이며, 무대 깊이의 최대값은 16.8 m이다.

Fig. 1은 대상 홀의 무대 평면과 측정위치를 나타낸 것이다.  무대음향의 측정은 다양한 ST에 대해 평가하기 위해 무대 전 지역을 포함하는 17개 지점을 선정하였다.

Table 1. List of measuring equipment.

Fig. 1.

Stage and measurement positions at Bongseo hall, Cheonan city.

2.2 무대음향 평가 지표 및 측정방법

무대음향 평가를 위한 물리적인 지표는 ISO 3382-1^[12]에 정의된 바와 같이 각 측정지점에서 높이 1.5 m로 설치된 무지향성 음원(Dodecahedron)과 무지향성 마이크로폰(AKG C414-Omni)을 1 m 간격으로 설치하여 충격응답(Impulse response)을 측정하였다. 음원과 수음점의 높이를 1.5 m로 한 이유는 청감실험을 위한 앙상블 연주자의 연주가 서있는 자세로 연주하는 것을 모사했기 때문이다. 각 지점에서 음원과 마이크로폰 간 배치는 일정하게 유지하였다. Fig. 1과 같이 중앙에서 앞쪽 끝에서 안쪽으로 1.5 m 그리고 오른쪽으로 1.5 m 지점을 1번으로 하여 오른쪽으로는 1.5 m 간격으로 측정하였고, 무대 뒤쪽으로는 4 m 간격으로 측정하였으며, 12, 13, 14번 열과 15, 16, 17번 열의 앞뒤 간격은 2 m간격으로 무대음향 지표가 측정되었다. 이때, Fig. 1에 표기된 17개 지점은 수음점의 위치이며 무지향성 음원은 마이크 좌측에 배치하였고, 마이크의 정면이 무지향성 음원을 향하도록 하였다. 무지향성 음원의 높이 1.5 m 지점은 음원의 중간지점에 해당한다. 또한 다른 지점과는 다르게 후벽 부에서 2 m 떨어진 지점의 ST 측정은 오케스트라 연주 시 후벽 가까운 지점에도 연주자가 배치됨을 고려하여 이 지점 또한 평가지점으로 선정하였다. Table 1은 무대음향 측정에 사용된 장비 리스트이다.

측정된 임펄스는 ISO 3382-1:2009^[12]를 바탕으로 ST_Early, ST_Late 및 CS(Clarity at stage)를 측정하였다. ST_Early는 직접음의 에너지(0 ms to 10 ms)와 초기반사음(20 ms to 100 ms)에너지의 대수비로 정의되며, ST_Late는 직접음 에너지(0 ms to 10ms)와 후기반사음(100 ms to 1000ms)의 에너지 대수비로 정의된다. CS는 명료도 측정지표인 C₈₀과 동일하게 정의된다. ST는 3382-1:2009^[12]을 기반으로 250 Hz에서 2 kHz 대역의 옥타브 밴드 평균값으로, CS는 Gade의 연구^[13]를 참고하여 500 Hz에서 2 kHz 대역의 옥타브 밴드 평균값으로 계산하였다. 다음 Eqs. (1)~(3)은 위에 기술한 무대음향지표에 대한 정의를 나타낸다.

[dB]. (1)

[dB]. (2)

[dB]. (3)

2.3 측정결과

각 지점에서 측정한 무대음향 지표의 결과는 Table 2와 같다. 무대 주변구조에 의한 초기음의 무대지원도인 ST_Early는 측정지점에 따라 –15.5 dB에서 –7.1 dB로 8 dB 이상의 차이를 보였다. 객석으로부터의 잔향음을 포함하는 ST_Late는 –17.1 dB에서 –13.0 dB로 4.1 dB의 차이를 보였고, CS는 11.7 dB에서 16.6 dB로 4.9 dB의 차이를 보였다. ST_Early는 무대를 둘러싸고 있는 오케스트라 쉘로부터의 거리에 따른 영향을 직접적으로 받아 측정지점에 따라 큰 편차를 보이는 것으로 파악된다. ST_Early가 가장 큰 지점은 오케스트라 쉘 후벽 및 측벽과 가까운 13번 지점으로 나타났고, ST_Late가 가장 큰 지점은 7번으로써 무대 중앙에서 약간 객석 쪽에 가까운 지점으로 나타났다. 4번 지점은 ST_Early와 ST_Late가 가장 낮은 지점이면서, CS가 가장 높은 지점으로 나타났고, 9번 지점은 CS가 가장 낮은 지점으로 나타났다.

Table 2. Measurement results of stage acoustics (※ A ~ E: 5 positions selected for evaluation).

Fig. 2.

Five evaluation positions (A~E) and measurement result.

Fig. 2는 무대음향 지표의 측정결과를 나타낸다.

본 연구는 무대음향의 물리적 특성과 청감적 특성의 상관관계를 도출하고자 한 것이다. 따라서 무대의 위치별 최대 최소 차이가 ST_Early 8.4 dB, ST_Late 4.1 dB, CS 4.9 dB로 도출되어 충분한 물리적 특성 변화를 나타내는 지점을 선정했다고 사료된다.

III. 듀엣 연주자의 무대 위 연주음 평가

3.1 연주음 평가 피험자

무대에서 15쌍(30명)의 기악 및 성악 전공생과 남녀 대학생을 대상으로 본인들 스스로 듀엣으로 연주할 때 무대 위치별 주관적 선호도 평가를 Fig. 3과 같이 실시하였다. 피험자의 연령은 19세~34세이며, 연주하는 악기종류에 따라 플롯 12명, 첼로 2명, 성악 2명, 클라리넷 2명, 바이올린 12명으로 모집하였다.

Fig. 3.

Evaluations of the stage by duet performers.

연주자 주관평가에 있어 연주자들은 8가지 인상에 대해 실험 전에 자세한 설명을 들었으며, 실험 진행시 자신의 느낌에 대해서는 다른 연주자들과 토론하지 않았다.

평가인자는 Gade의 연구^[5]와 이를 기반으로 작성된 Jeon et al.^[9]과 Kim et al.^[11]의 평가인자를 참고하였다.

3.2 무대 위 연주음 평가방법

피험자들은 5개 위치에서 쌍대평가를 실시하여 위치별 선호도를 Scale value로 평가^[6]하였다. 평가를 위한 무대 위 5개의 위치는 Table 2의 17개 지점 중 ST_Early 지표를 기준으로 그 값이 현저히 차이가 나는 지점과 그렇지 않은 지점을 섞어서 선정하였다. 이와 함께 ST_Early값이 다를 뿐만 아니라 무대 앞, 뒤, 옆과 같은 물리적 위치가 다른 지점을 고려하여 5개 지점(A ~ E)을 지정하였다.

연주자들이 위치별 음향을 파악하기 위해서는 5개 지점에 대한 쌍대비교를 위해 2개씩 짝지어진 지점에서 Fig. 3과 같이 두 명의 연주자들이 악보 보면대를 향해 정면을 응시하면서 3회 반복 앙상블 연주를 실시한 후 Table 3의 질문에 대해 답하였다.

Table 3은 연주자의 연주음 평가를 위한 질문지이다. 이에 따라서 8개의 질문에 대하여 주관적인 자기연주음 청취평가를 실시하였으며, 5단계의 스케일에 따라 1: ‘매우 그렇다’, 2: ‘그렇다’, 3: ‘보통이다’, 4: ‘그렇지 않다’, 5: ‘매우 그렇지 않다’로 질문지에 답변하였다.

Table 3. Lists of the subjective evaluation for perfor-mers.[5,9,11]

3.3 선호도 쌍대비교 결과

총 30명의 피험자로부터 5개의 응답지점의 비교 쌍으로부터 10개의 응답을 수집하였다. 일관성 테스트 결과 30명 중 30명의 응답이 유의하여(p<0.05), 30명의 응답을 통계분석에 사용하였다. 피험자간의 일치성 테스트는 통계적으로 유의한 것으로 나타났다(p<0.05). 선호도에 대한 Scale value는 5개의 응답지점에 대한 30명의 피험자 선호도 결과(각 지점별 응답결과를 테이블로 정리)의 빈도수를 합하고, 그 빈도수를 피험자수로 나누어 Eq. (4)와 같이 확률(Provability)을 도출한다. Eq. (5)와 같이 이 확률값의 표준정규누적분포의 역함수인 확률변수값를 구한다. 각 지점별 확률변수값의 평균을 Eq. (6)과 같이 구하면 이 값이 Scale value이다. 본 실험에서는 Scale value의 양수값이 클수록 선호함을 의미하며, 음수값이 작을수록 비선호함을 의미한다.

. (4)

: 각 행(row)과 열(column)의 빈도수에 대한 확률(Provability)

: 지점별 응답 빈도수의 합

: 총 응답자 수

. (5)

: 확률이 인 표준정규누적분포의 역함수, 확률변수값

. (6)

SV: Scale value, 확률변수값의 평균

t: 지점수의 총합

Table 4는 각 평가지점에 대한 쌍대비교 결과를 피험자의 종류에 따라 나타낸다.

피험자 전체를 대상으로 했을 때, 선호도는 위치 D(9) 지점이 가장 높고 다음으로는 위치 C(7)이 높게 나왔다. 선호도에 있어 중앙부분이 선호도가 높은 경향을 보이고 있고, 무대 앞쪽이면서 측벽에 가까운 부분인 위치 B(5)가 가장 낮게 나타났다.

또한 상대적으로 피험자수가 많은 플롯과 바이올린 연주자 결과만을 대상으로 비교하였을 때, 전체 30명에 대한 평균값과 경향성에서 큰 차이를 보이지 않았다.

한편, 성악연주자의 경우 피험자수가 2명으로써 피험자 수가 적어 대표성을 갖기는 어려운 점이 있으나, 경향성을 보았을 때 기악연주자들과 다르지 않은 특성을 보였다. 이는 독주 연주자를 대상으로 한 기존 연구의 경향성^[11]과는 다른 양상으로써 듀엣 연주자를 대상으로 한 본 실험에서는 기악과 성악 연주자간의 One-way ANOVA 분석결과 유의한 차이는 발견되지 않았다(p=1.00).

쌍대비교 평가결과와 무대음향의 물리적 지표간의 상관관계를 살펴보면 Table 5와 같이 ST_Late와 CS만 유의수준 0.05에서 통계적으로 유의한 것으로 나타났다. 특히 CS의 상관계수가 -0.97로 가장 높게 나타났으며, 관악기 연주자의 경우 ST_Early와 0.72의 유의한 상관성을 보였다. 이때 음원의 방사특성은 각 음원에 따라 고유하므로 상관관계가 다르게 나타날 수 있다.

Table 4. Paired comparison result of the performers.

Table 5. Analysis of Pearsons correlation coefficient (r) between paired comparison results and stage acoustics measurement results. (*p<0.05, **p<0.01)

3.4 앙상블 연주음 5점 척도 평가결과

명료성, 앙상블, 블렌딩, 사이즈, 방향성, 잔향감, 무대지원은 Gade^[5]의 연구를 기반으로 한 Kim et al.^[11]의 연구를 활용한 지표로써, Gade의 ST1, ST2는 연주자 청감평가 시 현악기 연주자를 기준으로 하였으며, Kim et al.의 연구는 성악과 기악(바이올린, 클라리넷)을 대상으로 무대음향의 주관적 인상을 솔로와 듀엣으로 평가하였다. 본 연구에서는 이를 바탕으로 듀엣 앙상블 연주자에게 동일한 질문을 하였으며, 이 때 이러한 평가는 솔로와 앙상블의 평가를 단순 비교할 수 있다는 장점이 있으나, 앙상블을 평가할 수 있는 내용으로 적합한지의 여부는 지속적인 추가 연구를 통해 밝혀내야할 과제이다. Table 6과 Fig. 4는 각 주관적 항목에 대한 5점 척도 평가결과를 나타낸다. 5점 척도에 의한 평가로 진행되어 5에 가까울수록 선호도가 높은 것을 나타낸다.

Table 6. Preference analysis of subjective evaluation result by 5-point rating on preferred positions.

Fig. 4.

Subjective evaluation result by 5-point ratings  at the five positions on stage.

Fig. 4는 각 위치 A~E에서의 항목별 선호도를 나타내고 있다.

Table 6은 선호도가 가장 높은 지점 D(9)와 C(7)에 대한 평가결과를 나타내며, 동일하거나 근소한 차이를 보이는 경우 두 개의 점수를 모두 표기 하였다.

선호도가 높은 D(9) 지점은 CS가 가장 낮게 나타나고 STl_Late도 높은 편에 속하는 지점이다. 이는 Jeon et al.^[9]의 연구를 통해 솔로 연주자들의 선호도가 ST_Late와 양의 상관도를 갖는 것과 관련된 것으로 보인다. 또한 듀엣 연주자들의 선호도가 무대지원(Support), 음색(Timber), ST_Early와 음의 상관도를 나타내고 5점 척도로 평가된 평가요소 중 가장 높은 점수를 갖는 앙상블, 블랜딩과 함께 복합적으로 작용하여 가장 선호되는 위치로 선택된 것으로 추측된다. C(7) 지점의 경우는 ST_Late가 가장 높은 지점으로써 바이올린 듀엣에서 높은 선호도를 보였으며, 이는 Jeon과 Lee^[7]의 연구에서 ST_Late가 솔로와 듀엣연주자의 전체 선호도에 기여하고 있다는 것과 동일한 경향성을 갖는다. C(7) 지점에 대한 5점 척도 평가에서는 방향성과 무대지원에서 높은 선호도를 보였다. 이에 따라 전체 선호도가 가장 높은 D(9) 지점과 바이올린 듀엣에서 높은 선호도를 나타낸 C(7) 지점을 비교하여 볼 때, 이는 듀엣 연주에 의한 무대음향 평가에 있어 연주악기에 따른 선호도 차이가 있음을 보여주는 사례로 판단된다.

V. 결  론

본 연구에서 측정한 천안 봉서홀의 무대음향분포는 이전 연구에서 진행한 다른 공연장과 유사하게 ST_Early의 분포범위가 크게 나타났다. 듀엣 연주자를 대상으로 무대 위 연주음 평가를 진행한 결과, 성악가와 악기 연주자 모두 무대 중앙의 선호도가 가장 높은 것으로 나타났으며, CS 및 ST_Late가 가장 유의한 선호요인으로 도출되었다. 더욱이, 명료성, 앙상블, 블렌딩, 사이즈, 방향성, 잔향감, 무대지원, 선호도 모두 유사한 경향성을 보이고 있다. 성악연주자의 대상인원이 적어 대표성을 갖기는 어려울 것으로 보이나 본 실험에서는 기악연주자와의 유의한 차이가 발견되지 않아 듀엣 앙상블의 경우와 솔로 연주와의 무대음향 선호도 차이점에 대한 추가 연구가 필요한 것으로 보인다. Jeon과 Lee^[7]는 솔로와 듀엣의 전체 선호도 평가에 ST_Late가 기여한다고 보고하였으며, 이와 마찬가지로 천안 봉서홀의 무대 부 중앙의 선호도가 높은 것은 이와 유사한 경향성을 가진다. 따라서 ST_Late가 높게 나타나기 위해서는 무대 내에 반사음이 100 ms~1 s 사이에 분포되어야 하며, 이는 17 m 이상의 거리에 반사면이 적절하게 배치되어야 함을 의미한다. 이를 위해 무대천장, 무대벽체의 평면각도 등 무대 주변구조에 대한 적정 설계에 대한 추가 연구가 필요할 것으로 사료된다.

음향 평가에 있어 고려해야 할 조건들이 ST 지표 3가지 이외에도 다양하게 있겠으나, 본 연구에서는 Gade연구와 ISO에 규정된 무대음향의 물리적 평가 지표를 중심으로 듀엣 연주자의 선호도 요인을 밝히고자 하였다. 향후에는 공간감과 관련 있는 IACC(Inter Aural Cross Corelation)나 초기 잔향을 나타내는 EDT 등 다양한 음향지표와 무대음향 선호 요인과의 상관관계 등을 분석할 필요가 있다. 또한 보다 많은 피험자의 평가를 통해 솔로 성악 연주자의 선호도 경향성과는 다르게 나타난 듀엣 성악연주자의 선호도 요인에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 보이며, 추가 연구 방향으로써 기존의 솔로연주자를 대상으로 도출된 모델식과 통합된 듀엣 연주자의 모델식을 도출하여 무대음향 설계에 직접적으로 활용할 수 있는 기반을 마련하는 것이 필요할 것으로 보인다.