촉각 트랜스듀서를 이용해 몰입감 있는 홈 오디오 구현

2023년 03월 17일

글 / 장-자크 들릴르(Jean-Jacques DeLisle)

제공 / 마우저 일렉트로닉스(Mouser Electronics)

점점 더 많은 소비자들이 극장을 찾던 발길을 돌려서 홈 시어터, VR, “베이스 셰이커” 게임 셋업 같은 흥미로운 홈 오디오 경험을 추구함에 따라서 홈 오디오 애플리케이션으로 촉각적으로 느낄 수 있는 사운드를 발생시키기 위해서 촉각 트랜스듀서의 사용이 보편화되고 있다. 베이스 음을 크게 들을 수 없는 여건이거나 사용자가 베이스 음을 과도하게 쿵쿵거리게 하지 않으면서 풍부한 오디오와 음장감을 느끼고자 하는 경우에 촉각 트랜스듀서를 사용하기에 적합하다.

이 글에서는 오디오 트랜스듀서의 개념을 소개하고 홈 오디오에 어떻게 활용할 수 있는지 설명한다.

오디오를 촉각으로 느끼는 것이 왜 필요할까?

홈 오디오/엔터테인먼트 셋업으로 가장 일반적인 사운드 트랜스듀서는 트위터, 미드 레인지, 우퍼, 서브우퍼 같은 홈 오디오 스피커에 사용되는 통상적인 오디오 트랜스듀서이다. 트위터, 미드 레인지, 우퍼 스피커는 귀로 들을 수 있는 소리를 발생시키며 촉각으로 느낄 수 있는 소리는 발생시키지 못한다. 서브우퍼는 일정한 정도로 이 둘 다를 할 수 있으며, 촉각으로 느끼고 귀로 듣는 둘 다를 할 수 있는 주파수 대역을 커버한다. 영화관이나 콘서트장에서 서브우퍼를 사용해서 좀더 몰입감 있는 사운드를 구현할 수 있다. 서브우퍼는 단순히 말해서 20Hz부터 200Hz까지 이르는 저주파를 발생시키는 것에 있어서 좀더 효과적이도록 설계된 큰 스피커라고 할 수 있다. 이 주파수 대역의 소리 파장은 귀로 들으면서 촉각으로도 느낄 수 있다.

저주파 사운드는 고주파 사운드 파장보다 공기, 물, 딱딱한 물체를 더 잘 통과하므로 청자가 소리를 발생시키는 장비로부터 좀 떨어져 있더라도 극히 낮은 주파수의 소리 파장을 촉각으로 느낄 수 있다. AR/VR(증강 현실/가상 현실) 체험, 영화, 음악, 비디오 게임 같은 엔터테인먼트 장소에서 사운드가 더 몰입감 있게 느껴지는 것도 소리를 귀로 들으면서 촉각으로도 느낄 수 있기 때문이다. 코끼리들이 먼 거리에서 소통할 수 있는 것도 이 때문이다.

촉각 트랜스듀서

다행히도 당신이 “베이스 셰이커” 홈 엔터테인먼트 경험을 달성하기 위해서 방 안에 코끼리를 둘 필요는 없다. 베이스 셰이커(bass shaker)라고 하는 촉각 트랜스듀서를 사용해서 손쉽게 이러한 소리 파장 다시 말해서 진동을 발생시킬 수 있다. 스피커 스타일의 사운드 트랜스듀서로 귀로 듣고 촉각으로도 느낄 수 있을 만큼 충분히 낮은 주파수를 효율적으로 발생시키기 위해서는 서브우퍼의 크기를 가장 낮은 주파수(다시 말해서 가장 긴 파장)와 비례하게 해야 한다. 관객이나 청자가 앉아 있는 의자나 소파를 진동시킬 수 있을 만큼 극히 낮은 주파수를 발생시키기 위해서는 같은 공간 안에 강하고도 큰 서브우퍼가 필요하다. 그런데 서브우퍼의 한 가지 단점은 초저주파 소리 파장이 벽을 관통해서 인근의 다른 사람들에게 느껴지고 들릴 수 있다는 것이다.

이러한 저주파 웅웅거림을 원치 않을 때 원하는 동일한 진동을 발생시키기 위해서 촉각 트랜스듀서가 대안이 될 수 있다. 어떤 장소에서는 촉각 트랜스듀서가 서브우퍼를 대체할 수도 있다. 지난 반세기에 걸쳐서 가장 일반적으로 사용되어온 촉각 트랜스듀서가 베이스 셰이커 촉각 트랜스듀서이다. “셰이커” 타입이 주로 많이 사용되어 왔다. 이것은 전기 모터로 “중앙을 벗어난 질량체(off center mass)”를 부착한 것으로서, 저주파 진동을 의도적으로 발생시키도록 설계되었다. 비디오 게임 컨트롤러와 스마트폰으로 촉각적인 진동 피드백을 제공하기 위해서 사용되는 것도 이와 같은 기술이다.

이 기술을 한 단계 더 발전시키면, 의자, 소파, 사용자 착용 장비, 여타 인터액티브 엔터테인먼트 장비의 지지대나 구조물에다 소형 셰이커들로 이루어진 어레이나 더 바람직하게는 하나의 큰 셰이커를 탑재할 수 있다. 전문적인 큰 셰이커가 좀더 바람직한 것은, 더 큰 모터를 탑재할 수 있고 그러므로 더 강한 진동을 발생시킬 수 있기 때문이다. 셰이커가 크면 더 높은 수준의 저주파 진동을 발생시킬 수 있다.

음악 공연장에서 드러머도 이 기술을 활용할 수 있다. 드러머의 의자 밑에다 셰이커를 설치함으로써, 드러머가 박자를 맞추기 위해서 귀로 들으려고 하면 관객들과 다른 연주자들의 소리에 묻히는 것과 달리 촉각으로 느낄 수 있으므로 이것이 피드백 역할을 할 수 있다. 촉각 트랜스듀서는 청각 장애 보조 시스템에도 활용될 수 있다. 촉각 트랜스듀서가 가청 주파수 대역을 진동으로 변환함으로써 소리로 듣는 것이 아니라 촉각으로 느낄 수 있다. 다만 통상적으로 약 5kHz로 제한되므로, 전체적인 가청 스펙트럼과 비교해서 대역이 제한적이다.

결론

촉각 트랜스듀서는 오디오, 비디오, 게임, AR/VR 셋업으로 촉각으로 느낄 수 있는 사운드를 발생시키고 흥미와 몰입감을 높이기 위한 강력한 툴을 제공한다. 그러면서도 다양한 홈 오디오/엔터테인먼트, AR/VR, 게임 시스템에 도입하기에 가격대가 적당하다. 점점 더 많은 사람들이 영화관을 기피하고 집에서 엔터테인먼트를 즐기고자 함에 따라서 촉각적인 사운드를 제공하는 엔터테인먼트 시스템의 도입이 갈수록 늘어날 것으로 전망된다.

◆ 저자 소개

장-자크 들릴르(Jean-Jacques DeLisle)는 Information Exchange Services의 사장이다. 로체스터 공과대학(RIT)에서 전기공학 학사학위 및 석사학위를 취득했다. RIT 재학 시에 RF/마이크로파 연구에 매진했으며, 대학 잡지에 글을 쓰고, 즉흥 코미디 동아리 창단 멤버로 활동했다. 학위를 마치기 전에 Synaptics에 IC 레이아웃 및 자동화 테스트 설계 엔지니어로 채용되었다. 동축 안테나 및 무선 센서 기술 개발 및 분석으로 6년의 연구 활동 끝에 RIT를 졸업하면서 다수의 기술 논문을 제출하고 미국 특허를 출원했다.

커리어를 쌓기 위해서 아내와 함께 뉴욕시로 옮겨서 Microwaves & RF 잡지의 테크니컬 엔지니어링 에디터로 근무했다. 이 잡지사에서 근무하면서 RF 엔지니어링과 테크니컬 라이팅에 대한 자신의 역량과 열의를 어떻게 융합할지 배웠다.

이 경험을 바탕으로 기술적으로 유능한 테크니컬 라이터와 객관적인 산업 전문가의 필요성을 절감하고 RFEMX라고 하는 회사를 차렸다. 이러한 목표에 따라서 진보를 거듭하면서 회사 규모와 비전을 확대하고 Information Exchange Services(IXS)를 시작했다.