목     차

■ 서 론
	최근 일반인들의 필수품	--------------------	2
■ 본 론
	1. MP3이란 무엇인가	--------------------	2
	2. 음원에 관한 용어들	--------------------	4
	3. MP3과 원음의 차이
■ 결 론
	1. MP3의 구성에 따른 영향	--------------------	7
	2. 소리의 크기에 따른 영향	--------------------	7
■ 참 고 문 헌

■ 서 론

최근 일반인들의 필수품

최근 몇 년 사이에 청소년과 20~30대 직장인의 필수품이 되어버린 MP3 플레이어를 알고 있을 것이다. 대부분의 청소년들은 등,하교때 귀에 이어폰을 꼽고 음악을 듣는다고 한다. 실제로 주위에 이어폰을 꼽고 다니는 사람들을 정말 쉽게 볼 수 있다. 2008 4월자 통계청 자료에 따르면 10~30대의 등하교시, 출근 시 하는 일에 대한 자료 중 각각 1위 3위를 차지한 항목이 바로 MP3로 음악듣기이다. 시대의 흐름에 맞추어 변하는 기술력에 의해 현재 MP3는 다양한 모양과 기능을 가지고 생산되고 있다. 하지만 이렇게 발전하는 기술에 발맞춰서 우리의 귀는 정제되지 않은 소리에 의해 그 힘을 서서히 잃어가고 있다.

■ 본 론

1. MP3이란 무엇인가

MPEG(Moving Picture Experts Group) 오디오는 고품질/고능률 스테레오 부호화를 위한 ISO/IEC의 표준방식으로 (ISO는 국제 표준화 기구 / IEC는 국제 전기표준회의) 그 시작은 ISO/IEC IS11172란 표준번호로부터 시작됐다. 이것이 일반적으로 불리는  MPEG1인데 1.5Mbps를 한계로 동영상과 음성을 저장하는 코딩기술을 만들기 위한 것이다. (디지털 선로의 기본 단위인 T1이란 것이 1.544Mbps이다.) 또한 System(비디오와 오디오 다중화),비디오, 오디오로 나누어지고 그중 오디오 부분(ISO/IEC IS11172-3)이 MPEG오디오를 나타낸다. 이것에도 계층이 3가지가 있는데 이중 Layer3가 일반적으로 말하는 MP3라는 것이다.

MPEG audio에서는 일반적인 데이타와 오디오 그리고 비디오는 그 압축 방식이 각각 다른데 일반적인 데이타들은 자료의 손실이 있으면 안되지만 오디오와 비디오는 인간의 눈이나 귀가 특성을 이용해서 감각기관이 구별하기가 어려울 만큼의 손실을 감수하고 매우 큰 데이터 압축을 할 수 있다. 손실이 없는 압축 방법으로 많이 나오는 것은 Entropy coding 또는 Huffman coding이라 부르는 것으로 신호의 발생 확률을 이용한 것으로 자주 나오는 것은 짧은 코드를 쓰고 가끔씩 나오는 것은 긴 코드를 이용하는 것이다. 또 Run-length coding 이란 것도 있는데 쉽게 예를 들면 7777 7777 이란 정보가 있으면 이것을 87로 코딩한다. 하지만 오디오 정보는 위의 압축 방법보다는 인간의 감각 특성을 이용한 지각 부호화(Perceptual coding)를 주로 사용한다. 쉽게 말하면 감도가 낮은 세부의 정보를 생략해서 부호량을 절감하는 것이다. 지각 부호화에서 중요한 2가지가 최소가청 한계와 마스킹 특성이다. 고요할때의 최소 가청 한계란 청각이 감지 할 수 있는 음의 최소 레벨로 이것은 주파수에 따라 다른데 0 에서 3Khz 까지는 완만하게 줄어들다가 20Khz까지는 급격하게 커지는 모양을 생각하면 된다. 최소 가청 한계보다 작은 음은 인간이 느낄 수 없는 것을 말한다. 참고로 dB라는 개념을 이해해야 하는데 예를 들자면

10에서 20으로의 변화와 50에서 60에서의 변화는 같은 10이란 크기의 변화이지만 인간은 같은 차이로 느끼지 않는다. 이것은 주파수에 대해서도 마찬가지인데 수치적 표현은 Log를 이용하며 20*Log(P1/P2)이란 식을 사용한다. 다음으로 마스킹이란 것은 왜곡과 배경 잡음의 감지 한계와 관계가 있는데 특정음의 감지 한계가 함께 들리는 다른 음에 의해 변하는 것을 말한다. 예를 들어 조용한 산속에서는 흐르는 물소리를 들을 수 있지만 번개가 치고 폭풍이 몰아칠때는 이를 들을 수 없는 것을 말한다. 이를 마스킹 효과라 하고 마스킹 하는 음을 Masker라 하고 마스킹되어 들리지 않는 소리를 Maskee라고 한다. 여기에서 바로 MP3는 번개와 폭풍만을 압축하고 그 밑에 숨어있는 흐르는 물소리는 버린다는 것이다.

2. 음원에 관한 용어들

1) 샘플링 비율 (Hrz)

어느 정도 크기의 소리를 살리고 어느 정도 크기의 소리는 잘라 낼 것인지를 나타내는 척도의 하나가 '샘플링 비율(Sampling Rate)'이다. 오디오 CD들은 대개 44Khz (1초에 44,100번만 녹음하고 나머지는 잘라 버림)의 샘플링 비율을 사용한다. 이론적으로, 이 샘플링 비율이 높으면 음질이 자연음에 더 가깝고 (예:48Khz, 즉 1초에 48,000번 녹음), 낮으면 (예:22khz) 그 반대이다. 여기엔 '밀림의 법칙'이 적용되어, 강하고 큰 소리는 살아남고, 약하고 작은 소리들은 퇴출된다. mp3가 등장한 초기에 MP3 제작자가 음반업자들로부터 소송을 당한 것은 이 샘플링 비율이 오디오 CD와 동일하기 때문이었다. 즉 mp3는 CD와 녹음방식과 재생방식에서 다른 점이 없다. 오디오 CD를 48Khz로 제작하기도 하는데, 이 경우는 전용 플레이어가 필요하며 일반 CD Player로는 들을 수 없다. 소리에 둔감한 사람이라 할지라도 44Khz와 48Khz의 차이는 몇 번만 반복 비교해서 들어보면 느낄 수 있다. 즉, 샘플링 비율은 음질에 결정적 영향을 주는 요소이다.

2) 포함되는 음역범위

음역의 범위는 MP3의 음질에 가장 큰 영향을 주는 결정적 요소이다. 음역 범위란 녹음에 포함되는 소리의 영역 즉, 고음과 저음의 폭을 상 하로 어느 정도 까지 포함시킬 것인가를 결정하는 척도 중 하나로서, 여기에도 Hrz라는 단위가 사용된다. 일반적으로, 44.1khz의 샘플링 비율로 음악을 녹음하는 경우에, 중간음을 기준으로, 고음을 최고 22,050Hrz 까지, 저음 역시 최저 22,050Hrz 까지 포함시키게 되며, 그 범위를 벗어난 초고음과 초저음들은 잘린다.

그런데, MP3를 잘 못 엔코딩하면 아래의 그림 맨 왼쪽처럼 음역의 범위가 너무 폭 좁게 되어 중간음만 살아 남고 고음과 저음 부분이 없어지므로 나쁜 음질이 된다. 일반적으로 그림의 오른쪽으로 갈수록 (즉, 포함되는 음역이 폭넓어야) 음질이 좋은 것이다. 반주가 없는 대화의 녹음이라면 고음역과 저음역을 삭제하고 중간대역의 소리만으로도 효과적으로 분위기 전달을 할수 있으므로 11,480 Hrz로 녹음해도 무방할 것이다. 통기타를 치면서 포크를 부른 것이라면 Hrz의 폭을 15,804 Hrz로 정해주어도 무방하다. 그렇지만, 오케스트라가 연주하는 교향곡이라면 22,050 Hrz는 되어야 여러 악기 소리를 골고루 포함시킬수 있다. 수퍼 시디의 음역 범위는 25,000 Hrz로서, 일반 오디오 시디에 비해 음역 폭이 넓다. 초고음과 초저음 영역까지 포함하여 녹음되므로, 초고음역의 찰랑거리는 금속성 소리나 초저음역의 콘트라베이스 소리까지 모두 표현된다. 128Kbps의 mp3라 할지라도 옵션의 선택에 따라 음질이 11,480 Hrz, 15,804 Hrz, 22,019 Hrz, 22,050 Hrz 등 여러가지로 달라질 수 있다.

그림 1	그림 2
왼쪽보다 오른쪽이 원래음에 더 깝게 포현된다.

3) 저장 옵션

MP3를 만들고 저장하는 방식에는 다음의 여러가지 모드가 있다.

1). 모노 방식,

2). 듀얼 모노 방식 (모노 트랙 두개에 미세한 시차를 두어 스테레오 비슷한 효과를 내는 것),

3). 2 채널 스테레오 방식,

4). 2 채널 조인트 스테레오 방식,

5). 2 채널 스테레오 인텐시티 방식,

6). 2 채널 스테레오 Midside 방식.

이런 옵션들의 선택은 오디오의 속성에 대해 사전 지식이 없으신 분들에게는 너무 전문적인 것이라서 자세한 설명은 생략한다. 일반적인 PC의 사운드 카드에서는 2채널-Joint Stereo-Midside방식으로 저장하는 것이 가장 바람직한 음질을 얻을 수 있습니다. 그렇기는 하지만, 이 옵션의 선택에는 제한이 따fms다. 음역폭이 너무 좁게 녹음된 경우나 모노로 녹음된 경우에는 이 옵션이 먹히지 않는다. 또한 사운드 카드에 따라서 이러한 옵션들의 사용에 제한이 따른다. mp3를 듣기만 하고 만들지는 않는다면 1,000원짜리 사운드 카드를 사용해도 된다. 싸구려 사운드 카드로도 왠만한 소리는 다 들을 수 있습니다. 그러나, 그런 카드로 좋은 사운드를 만들기는 어렵다.

4) 파일 압축율(BPS)

샘플링 비율이 44khz인 오디오 CD의 경우 일반적으로 아래 표와 같이 여러가지 압축률이 사용된다. 이론상으로는 너무 많이 압축을 하면(예 96K 이하) 음질이 좋지 않고, 덜 압축하면 (예 320K) 음질이 좋은 것이라고 할 수 있다. 그렇지만, 파일 압축률에 따른 음질 차이는 사람의 귀로 구별하기는 불가능에 가까우리만큼 미미하다.

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bps   비율(원래파일크기:압축효율)

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96k  100 : 14.7

128k  100 : 11.0

160k  100 : 8.8

192k  100 : 7.4

224k  100 : 6.3

256k  100 : 5.5

320k  100 : 4.4

이상 4 가지 요소들 중 음질을 크게 좌우하는 것은 (1), (2), (3)이며, 특히 (2)는 결정적으로 중요한 역할을 한다. 사운드의 감각이 둔한 사람도 (2)의 차이는 금방 알아채기 때문이다. (4)는 음질에 논리적으로는 영향을 미치지만 실제로는 별 영향을 주지 못한다. 음질은 BPS 보다는 HRZ에 따라서 더 많이 좌우된다. 압축률 320Kbps에 음역폭 22,019 Hrz인 mp3는 압축률 128Kbps에 음역폭 22,050 Hrz인 mp3에 비하여 음질이 나쁘다. 이 점은 여러 파일들을 비교해서 들어 보면 쉽게 알 수 있다. 윈앰프등 대부분의 MP3 Player에는 mp3 파일의 샘플링 비율과 bps에 대한 정보는 표시되지만 음역폭에 대한 정보는 나타나지 않는다. 따라서, 음역폭에 대한 정보를 알아보려면 오디오 편집기를 사용해야 한다.

■ 결 론

1. MP3의 구성에 따른 영향

44.1Khz란 들어오는 오디오신호를 441000분의 1초 단위로 짜르는 것이다. 44.1Khz로 해주는 이유는 인간이 들을 수 있는 주파수 대역은 대략 20~20Khz인데 샘플링을 해서 신호를 복원하기 위해서는 최대 주파수의 2배로 샘플링을 해야 하는데 그렇다면 40Khz정도 이다. 여기에 끊김을 방지하기 위해 이거보다 약간 높게 샘플링을 한다. 그래서 44.1khz 그리고 16비트란 양자화시(각 샘플을 숫자로 표현되는 양으로 바꾸는 것) 한개의 샘플을 몇 개의 단계로 나눌 것인가를 결정하는 것인데 16비트는 2의 16승이므로 65536개의 단계로 나누는 것이다. 대략 계산해보면 모노일 경우 1초당 비트수는 44100*16이니까 705600비트가 된다. 여기에 스테레오니까 *2해서 1411200bit, CD가 대략 오디오 신호를 74분정도 기록할 수 있으니까 1.4112MegaBit * 74 * 60 = 6265.728메가 비트가 된다. 위의 1.4Mbps가 MP3에서는 128Kbps,160Kbps, 190Kbps로 줄어드는 것이다. 즉 인간이 들을 수 없는 부분을 자르는게 MP3인 만큼 원래 음원에서 기계에 적용된 Hz외에는 잘라버린다. 이런 과정에서 자연음의 경우, 소리의 연결이 자연스러워 우리의 귀가 익숙해있는 소리를 듣기 때문에 귀라는 감각기관에서 받아지는 현상이 당연스럽게 된다. 하지만 MP3의 경우 그러한 소리들이 잘려 나가기 때문에 고막의 경우 자연스러운 음파의 모형이 아닌 기대되지 않던 소리가 튀어 나오기 때문에 그만큼 청력은 자극을 받아 기능이 저하되기 시작하는 것이다. 골목에서 예측하지 못했던 물체가 갑자기 나왔을 때 우리가 놀라는 경우와 같다. 이럴 때 귀는 소음성 난청과는 원인이 다른 시작점을 갖지만 결국 결과는 소음이 주는 난청과 같이 고막에 영향을 준다. 또한 이때는 다른 사람들이 인식하지 못하게 문제가 일어난다는 부분이 더욱 문제가 되는 것이다.

2. 소리의 크기에 따른 영향

-이어폰 최대 볼륨의 85%면 천둥소리 수준매일 2시간씩 5년 들으면 소음성 난청 우려손상된 청력은 회복 어려워… 예방이 최선-
사회복지법인 한국청각장애 복지회에서 운영하는 서울 역삼동의 ‘청음회관’에는 메일이나 게시판을 통해 난청을 호소하는 젊은 사람들이 점점 늘어나고 있다. 청음회관 상담지원팀에 근무하는 남모씨는 “MP3플레이어를 통해 노래를 크게 듣거나, 나이트클럽 등에서 큰 소리에 노출돼 난청이 생겨 상담을 요청하는 분들이 종종 있다”고 말했다. 포털 사이트의 지식검색 게시판에도 역시 이어폰으로 인한 난청증세 치료법이나 예방법을 질문하는 네티즌이 늘어나는 추세다. 지식검색 게시판에 질문을 올린 한 네티즌은 “예전부터 이어폰 음량을 크게 하고 음악을 들어왔다. 그러다가 대여섯 달 전부터 귀에 이상이 와서 이비인후과에서 치료를 받고 있다”고 고충을 털어놓았다. 병명은 청신경 손상. 귀의 다른 기관은 정상적으로 활동하지만 그 활동을 뇌에 전달해야 하는 신경 부분에 이상이 생긴 것이다. 청신경 손상이 큰 소리나 소음에 의해 발생할 경우 이를 소음성 난청이라한다. 이 경우 이명(耳鳴)이나, 귀가 멍하고 저리듯 아픈 증상이 나타난다. 심한 경우 코가 먹먹해지거나 눈이 핑 도는 증세가 나타날 수도 있다. 최근 이와 비슷한 증상을 호소하는 젊은이들이 크게 증가했다. 이는 MP3플레이어나 PMP, 휴대용 오락기 등 소음성 난청을 유발하는 휴대용 디지털 기기의 보급이 확산되고 있기 때문이다. 난청 연령대는 지속적으로 낮아지고 있다. 최근 연구결과에 따르면 20대 난청 환자 수가 급격하게 늘었다. 숭실대 소리공학연구소 배명진 교수가 지난해 7월부터 11월까지 20대 중반의 대학생을 대상으로 청각 실험을 수행한 결과 30대가 들어야 할 음높이의 소리를 70% 정도의 학생이 듣지 못했으며, 40대가 들어야 할 음높이의 소리를 30% 정도의 학생이 듣지 못했다. 젊은이들의 귀가 노화되고 있는 것이다. 일반적으로 소리의 세기를 나타내는 단위로 데시벨(dB)이 사용된다. 일상적인 대화에서 사용되는 소리의 강도는 50~60dB 정도. 경도 난청의 경우는 30~40dB(도서관에서 조용한 소리나 귀뚜라미의 가장 큰 소리에 해당)부터 잘 들리지 않고 다른 사람의 이야기를 못 알아듣는 경우가 종종 발생한다.
의학적으로 볼 때 매일 8시간씩 85dB 이상의 소음에 노출되는 것은 청력 손상을 일으키며, 일반적으로 140dB 이상의 음들은 종류와 상관없이 난청을 유발한다. 때문에 음색 자체가 강력하며 최대 음량 수준이 78~136dB의 넓은 범위를 가지고 있는 MP플레이어의 사용은 청력 손실의 결정적 요인이 된다. 배명진 교수는 이어폰 소리가 귀에 가하는 충격에 대하여 “이어폰 소리를 최대 볼륨의 80~85%로 설정한 뒤 음악이나 소리를 듣게 되면 외부에서 음압이 95dB 정도인 큰 소리가 들리는 것과 같다”고 말했다. 배 교수는 또 “95dB은 천둥번개가 쳤을 때와 맞먹는 소리이며 지하철이 들어오거나 나갈 때 소리와 같다”라며 “이어폰 볼륨을 최대로 틀었을 경우에는 이보다 더한 충격이 오며 이는 치명적인 청력 손상을 초래하기 때문에 이어폰 사용을 자제하는 것이 좋다”고 충고했다. 이어폰으로 매일 2시간씩 큰 소리를 들을 경우 5~6년 후면 소음성 난청 장애가 나타날 정도로 이어폰에서 흘러나오는 소리는 귀에 심한 자극을 준다.

이어폰으로 인한 피해는 이뿐만이 아니다. 이어폰을 통해 음악이나 어학을 들을 때 새어 나오는 소리 역시 ‘소음’으로 간주된다. 헤드폰이나 이어폰을 통해 밖으로 새어 나오는 소리의 성분은 주로 3000~4000헤르츠(Hz)의 소리 성분이고, 대역폭이 좁아서 단순음으로 들리기 때문에 주변 사람을 자극할 수 있는 아주 민감하고 불쾌한 소리로 들린다. 소리가 밖으로 새어 나갈 때 1500Hz 이하의 저주파 성분은 거의 나타나지 않아 이어폰 밖으로 부드러운 저음보다는 쩌렁쩌렁한 고음의 소리가 주로 새어 나가게 되기 때문이다. 때문에 이어폰 사용 시에는 본인을 위해서 뿐만 아니라 타인에게 피해를 주지 않기 위해서라도 소리의 볼륨을 50% 이하로 조정하는 것이 좋다.
안타깝게도 소음성 난청으로 인한 청력 손실은 치료가 힘들다. 이비인후과 원장은 “소음성 난청 증상의 경우 자각하기가 어려워 발견과 치료가 힘들다”고 답했다. 소음성 난청 초기에는 평소 대화에서 크게 어려움을 느끼지 못하며 높은 음을 들을 때에만 어려움이 있기 때문에 병원을 찾는 것이 늦어지고 난청 증상 역시 심해질 수밖에 없다는 것. 따라서 대부분의 경우 난청이 더 심해져 평소 대화 시 상대방의 말소리가 안 들릴 정도가 돼서야 비로소 주변사람들로부터 지적을 받고 병원을 찾게 된다는 것이다. 소음성 난청 발생 시 환자들은 의사소통에서 어려움을 겪기 때문에 남들 앞에서 말하기가 두려워지고 성격 역시 소극적으로 변하게 되는 경우가 많다. 이밖에도 소음성 난청으로 인해 어지럼증, 전신피로, 수면장애, 소화불량, 고혈압, 불안감, 긴장감 등의 증상이 나타난다.
급작스러운 큰 소리에 노출되어 생기는 돌발적 소음성 난청의 경우 빨리 발견하여 치료할 경우에는 회복이 가능하나, 일상생활에서 만성적으로 서서히 진행된 난청은 청각 세포의 손상을 가져와 영구적 청력 장애를 초래할 수 있다. 소음성 난청의 경우 별다른 치료법이 없기 때문에 예방만이 최선의 치료책이다.
귀의 건강은 알아차리기 쉽지 않다. 자가진단을 통해서 현재 자신의 청력 상태를 점검할 수 있다.

항 목	비 고
시끄러운 장소에서 소리를 듣는 데 어려움이 있다.	O X
아이나 여성의 말을 이해하기 어렵다.	O X
두 사람 이상과 동시에 대화하기가 어렵다.	O X
TV 소리가 크다고 주위에서 불평한 적이 있다.	O X
다시 한번 말해달라고 부탁한다.	O X
대화하는 사람들이 중얼거리는 것처럼 보인다.	O X
상대방의 말을 잘못 이해하기도 한다.	O X
전화 통화가 어렵다.	O X
대화를 이해하기가 상당히 어렵다.	O X
이명이 들린다.	O X
이 중 세 가지 이상이 해당될 경우 병원을 찾아 검사를 해보는 것이 좋다.

■ 참 고 문 헌

논문제목 : 고등학생의 이어폰(earphone)사용실태 및 청력수준 조사연구

연구자 : 최 순 희

www.oasismedia.com

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