아날로그 하드웨어 에뮬레이션 플러그-인들의 고조파 비교를 통한 에뮬레이션 충실도에 대한 정량적 분석 연구 = Quantitative Analysis Research on Fidelity of Emulating by Harmonic Comparison of Analog Hardware Emulated Plug-ins: Focused on Harmonic Distortion Phenomenon of LA-2A

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 제한조건(制限條件)의 환경에서 실제 아날로그 하드웨어와 이를 복각한 소프트웨어 에뮬레이션 플러그-인의 음향적 특성에 대하여 에뮬레이션의 근본적인 요소 중에 하나인 고조파 왜곡 현상에 대해 비선형 회귀 분석을 통하여 여러 에뮬레이션 플러그-인들의 에뮬레이션 충실도를 알아보는 것에 연구목적을 두고, 그 결과에 따라 어느 플러그-인이 가장 유사한 특징을 보이는 지를 규명한다. 분석 대상 하드웨어로는 컴프레서와 리미터 역사상 초기 모델인 LA-2A를 선정하여 특정한 다수의 파형 데이터를 하드웨어 LA-2A와 이를 복각한 개발사별 소프트웨어 LA-2A 에뮬레이션 플러그-인들에 동일하게 통과시켜 DAW로 녹음한 후, 스펙트럼 분석을 통해 고조파 왜곡 현상의 발생과 그 결과를 파악하고 이를 활용하여 에뮬레이션 충실도를 도출하는 절차로 진행되었다. 분석 결과, LA-2A 에뮬레이션 플러그-인들의 사용에 있어서 음역대별 가장 유사한 FF(Fidelity Factor) 값을 가지는 플러그-인을 사용하는 것이 적절하다는 것을 확인하였다. 연구 결과, 에뮬레이션 플러그-인에 대한 무조건적 신뢰는 지양해야하며 개발사의 입장에서도 잠재 소비자들의 사용 및 구매의향을 높이기 위해서는 보다 더 충실하면서도 저비용적 특성을 살린 에뮬레이션 방법을 통하여 에뮬레이션의 퀄리티를 향상시켜야 할 필요가 있다는 사실을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper focuses on analyzing harmonic distortion phenomenon, which is essentially the fundamental acoustic factor of real-world analog hardware and their software emulation counterpart, to measure the fidelity of emulation from several different software plug-ins with varying manufacturers through quantitative analysis. This paper aims to determine the fidelity of emulation of given plug-in software implementations through non-linear regression analysis of results from harmonic distortion spectra, within specific limiting conditions, and investigates which plug-in presents the most similar trait to the original hardware with fidelity factor rank. In this research, specific audio samples were implemented equally on signal processing hardware and corresponding software. The results were recorded using DAW to compare generated harmonic distortion spectra of each hardware and software. The results were then applied to numerical analysis software and evaluated through linear regression analysis. The hardware selected is LA-2A which led to wide range of progressive research and extensive investigation regarding the compressor. As the result of analysis, using plug-ins which show similar FF(Fidelity Factor) for each frequency range was found to be appropriate. Therefore, we should refrain from putting blind trust on an LA-2A emulation plug-in, and as for the developers, overall improvement of the quality of emulation accompanying low cost, and fidelity-centric methodology is a necessity to promote the use and purchase of them for potential customers.

국문 초록 (Abstract)

본 연구는 제한조건(制限條件)의 환경에서 실제 아날로그 하드웨어와 이를 복각한 소프트웨어 에뮬레이션 플러그-인의 음향적 특성에 대하여 에뮬레이션의 근본적인 요소 중에 하나인 고조파 왜곡 현상에 대해 비선형 회귀 분석을 통하여 여러 에뮬레이션 플러그-인들의 에뮬레이션 충실도를 알아보는 것에 연구목적을 두고, 그 결과에 따라 어느 플러그-인이 가장 유사한 특징을 보이는 지를 규명한다. 분석 대상 하드웨어로는 컴프레서와 리미터 역사상 초기 모델인 LA-2A를 선정하여 특정한 다수의 파형 데이터를 하드웨어 LA-2A와 이를 복각한 개발사별 소프트웨어 LA-2A 에뮬레이션 플러그-인들에 동일하게 통과시켜 DAW로 녹음한 후, 스펙트럼 분석을 통해 고조파 왜곡 현상의 발생과 그 결과를 파악하고 이를 활용하여 에뮬레이션 충실도를 도출하는 절차로 진행되었다. 분석 결과, LA-2A 에뮬레이션 플러그-인들의 사용에 있어서 음역대별 가장 유사한 FF(Fidelity Factor) 값을 가지는 플러그-인을 사용하는 것이 적절하다는 것을 확인하였다. 연구 결과, 에뮬레이션 플러그-인에 대한 무조건적 신뢰는 지양해야하며 개발사의 입장에서도 잠재 소비자들의 사용 및 구매의향을 높이기 위해서는 보다 더 충실하면서도 저비용적 특성을 살린 에뮬레이션 방법을 통하여 에뮬레이션의 퀄리티를 향상시켜야 할 필요가 있다는 사실을 확인하였다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

This paper focuses on analyzing harmonic distortion phenomenon, which is essentially the fundamental acoustic factor of real-world analog hardware and their software emulation counterpart, to measure the fidelity of emulation from several different software plug-ins with varying manufacturers through quantitative analysis. This paper aims to determine the fidelity of emulation of given plug-in software implementations through non-linear regression analysis of results from harmonic distortion spectra, within specific limiting conditions, and investigates which plug-in presents the most similar trait to the original hardware with fidelity factor rank. In this research, specific audio samples were implemented equally on signal processing hardware and corresponding software. The results were recorded using DAW to compare generated harmonic distortion spectra of each hardware and software. The results were then applied to numerical analysis software and evaluated through linear regression analysis. The hardware selected is LA-2A which led to wide range of progressive research and extensive investigation regarding the compressor. As the result of analysis, using plug-ins which show similar FF(Fidelity Factor) for each frequency range was found to be appropriate. Therefore, we should refrain from putting blind trust on an LA-2A emulation plug-in, and as for the developers, overall improvement of the quality of emulation accompanying low cost, and fidelity-centric methodology is a necessity to promote the use and purchase of them for potential customers.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론
• II. 이론적 배경
• III. 본론
• IV. 실증분석
• V. 결론
• 참고문헌

참고문헌 (Reference)

1 김수민, "홈스튜디오에서의 효과적인 마스터링 연구 : 홈마스터링 시스템 구축과 기법에 관한 연구" 상명대학교 대학원 2010

2 노사라, "홈스튜디오 기반의 개인 디지털음반 제작 과정과 한계점 및 극복 방안에 관한 연구 : 싱어송라이터 사라플라이 앨범을 중심으로" 상명대학교 대학원 2014

3 유지학, "플러그인 컴프레서와 아웃보드 컴프레서의 비교에 관한 연구 : 드럼 트랙의 프로세싱" 상명대학교 디지털미디어대학원 2006

4 곽욱진, "플러그인 컴프레서에 따른 음향 특성 변화에 관한 연구" 동의대학교 영상정보대학원 2015

5 삼호뮤직 편집부, "파퓰러음악용어사전" 삼호뮤직 2002

6 전산용어사전편찬위원회, "컴퓨터 인터넷 IT용어 대사전" 일진사 2005

7 김동희, "전기용어사전" 일진사 2010

8 장호준, "장인석의 음향입문" SRM 2012

9 장인석, "음향시스템핸드북" SRM 2006

10 이경수, "음성압축 플러그인 <1176LN>을 이용한 여러 작업 환경의 효율성 비교분석 연구" 경희대학교 아트퓨전디자인대학원 2007

11 Beggs, J, "웹 오디오 디자인" 한빛미디어 2001

12 김근호, "오디오 용어사전" 새녘 2013

13 손병기, "센서용어사전" 일진사 1995

14 신택준, "사운드 디자인에 있어서 아날로그 및 디지털 프로세싱의 장, 단점에 관한 연구 : 음원 채취를 통한 분석을 중심으로" 경희대학교 아트·퓨전디자인대학원 2012

15 Huber, D. M., "모던 리코딩 테크닉" 커뮤니케이션북스 2008

16 최성락, "마코프 체인 모델과 몬테칼로 시뮬레이션 모델을 결합한 자동작곡 연구모델의 개발에 관한 연구" 상명대학교 대학원 2009

17 장인석, "더 레코딩" SRM 2011

18 Skstudio, "“Stripbus” Console Emulation and Buss Compressor"

19 IK Multimedia, "White 2A Leveling Amplifier User Manual"

20 Native Instruments GmbH, "Vintage Compressors VC2A"

21 Universal Audio, "VS-1176LN and VS-LA-2A User’s Guide"

22 MIT, "Universal Audio UAD-2 Satellite DSP Accelerators" MIT Press 35 (35): 107-116, 2011

23 PSW, S, "Universal Audio Announces Teletronix LA-2A Leveler Plug-In Collection for UAD Platform"

24 Universal Audio, "UAD System Manual Software Version 7.11"

25 Fortener, S, "Tracking with Analog Effects" NewBay Media 27 (27): 2011

26 Collins, K., "The Oxford Hand Book of Interactive Audio (Oxford Handbooks)" Oxford University Press 2014

27 Roads, C, "The Computer Music Tutorial" The MIT Press 1996

28 야마네 타쿠, "Sound&Recording" SRM 2003

29 Brown, J, "Plug-in Variety Creates Sonic Diversity" NewBay Media 34 (34): 2012

30 Lambert, M, "Plug-in Modelling: Emulating Hardware in Software"

31 Schimmel, J, "Non-linear Dynamics Processing" Brno University of Technology 114 (114): 1-11, 2003

32 Universal Audio, "Model LA-2A Leveling Amplifier"

33 UREI, "Model LA-2A Leveling Amplifier"

34 Scott, G, "Model Behavior: LA-2A Emulation vs Hardware"

35 Izhaki, R, "Mixing Audio Concetps, Pratices and Tools" Focal Press 2007

36 월간전자기술, "E+ 전자용어사전" 성안당 2007

37 Giannoulis, D., "Digital Dynamic Range Compressor Design: A Tutorial and Analysis" Queen Mary University of London 60 (60): 399-400, 2012

38 신창섭, "Digital Audio Workstation에 근거한 Mixing & Mastering 연구" 상명대학교 대학원 2008

39 Zolzer, U, "DAFX: Digital Audio Effects" Wiley 2002

40 이두현, "Compressor에서 具現된 Audio Sound의 音響的 特性 硏究" 수원대학교 음악테크놀로지대학원 2004

41 Blomgren, K, "Comparison of the Teletronix LA-2A and 1176LN: Is There an Audible Difference?" Luela University 2011

42 Du-Caine, L, "Classic Compressors" Future plc 208 (208): 2014

43 Rabenstein, R., "Block-based Physical Modeling for Digital Sound Synthesis" IEEE Signal Processing Society 24 (24): 42-53, 2007

44 Yeh, D. T., "Automated Physical Modeling of Nonlinear Audio Circuits for Real-Time Audio Effects-Part I: Theoretical Development" IEEE Signal Processing Society 18 (18): 728-737, 2010

45 Kemp, M. J, "Analysis and Simulation of Analogue Dynamic Compressors and Limiters in the Digital Domain" 109 : 1-4, 2012

46 Foti, F, "Aliasing Distortion in Digital Dynamic Processing, the Cause, Effect, and Method for Measuring It: The Story of ‘Digital Grunge!’" 106 : 1-10, 1999

47 Mapes-Riordan, D, "A Worst-case Analysis for Analog-Quality (Alias-Free) Digital Dynamics Processing" Loyola University Chicago 47 (47): 948-952, 1998

48 Pakarinen, J., "A Review of Digital Techniques for Modeling Vacuum-Tube Guitar Amplifiers" MIT Press 33 (33): 85-89, 2009