오디오맨을 위한 dB 총정리: dBFS 기준 레벨, 피크·트루피크, 계산 공식, 1kHz 톤 라인업
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오디오 일을 하다 보면 dBu, dBFS, dBTP, LUFS처럼 "dB"가 붙은 단위가 끝없이 나옵니다. 한 번에 정리해 봅니다. 핵심은 이것입니다. 게인 단계는 더하고, 신호끼리 섞을 때는 같은 신호면 +6, 다른 신호면 +3.
1. dB 기본 공식
| 구분 | 공식 | 쓰는 곳 |
|---|---|---|
| 전압·전류·음압 | dB = 20 × log₁₀(V₂/V₁) | 오디오 레벨 대부분 (dBu, dBV, dBFS, SPL) |
| 전력 | dB = 10 × log₁₀(P₂/P₁) | 앰프 출력, dBm, 노이즈 파워 |
| dB → 배율 | 전압: 10^(dB/20), 전력: 10^(dB/10) | 역계산 |
| dBu → 전압 | V = 0.775 × 10^(dBu/20) | +4 dBu = 1.228 V |
20과 10이 다른 이유는 전력이 전압의 제곱(P = V²/R)이기 때문입니다.
외워 두면 편한 값
| 전압 배율 | dB | 전력 배율 | dB |
|---|---|---|---|
| ×2 | +6 | ×2 | +3 |
| ×10 | +20 | ×10 | +10 |
| ×½ | −6 | ×½ | −3 |
| ×1.41 (√2) | +3 | ×100 | +20 |
2. dBFS와 기준 레벨: EBU −18, SMPTE −20
디지털에서는 0 dBFS가 최대값(더 올라가면 클리핑)이고, 모든 레벨은 그보다 얼마나 낮은지를 음수로 표시합니다. 문제는 기준 톤(정렬 레벨)을 몇 dBFS로 둘지가 지역마다 다르다는 점입니다.
| 기준 | 정렬 레벨 | 아날로그 대응 | 헤드룸 |
|---|---|---|---|
| EBU R68 (유럽) | −18 dBFS | 0 dBu | 18 dB |
| SMPTE RP155 (미국) | −20 dBFS | +4 dBu | 20 dB |
국제 행사나 해외 장비가 섞인 현장에서 정확히 2 dB가 어긋난다면 거의 이 두 기준이 섞인 경우입니다. 송·수신 측이 어느 기준을 쓰는지 먼저 확인하고, 다르면 경계 지점 한 곳에서만 보정하세요.
3. 레벨미터: 피크, 트루피크, VU, PPM, 라우드니스
같은 소리라도 미터 종류에 따라 숫자가 다르게 나옵니다. 무엇을 보고 있는지 알아야 합니다.
| 미터 | 무엇을 보나 | 특징 |
|---|---|---|
| 샘플 피크 (dBFS) | 디지털 샘플 값의 최댓값 | 클리핑 확인용. 디지털 장비 대부분의 기본 미터 |
| 트루 피크 (dBTP) | 샘플 사이에서 실제로 튀는 값까지 추정 | 오버샘플링으로 계산. 샘플 피크가 0 아래여도 D/A 변환이나 코덱을 거치며 넘칠 수 있는 부분을 잡아냄 |
| VU | 평균적인 레벨 (반응 느림) | 귀로 느끼는 크기에 가깝지만 순간 피크는 못 봄 |
| PPM | 준피크 (빠른 상승, 느린 하강) | 유럽 방송에서 전통적으로 쓰던 방식 |
| 라우드니스 (LUFS / LKFS) | 사람이 느끼는 평균 크기 | 요즘 방송 송출 기준의 핵심 |
방송 라우드니스 기준 (참고)
- EBU R128 (유럽): 목표 −23 LUFS, 트루 피크 최대 −1 dBTP
- ATSC A/85 (미국): 목표 −24 LKFS, 트루 피크 최대 −2 dBTP
- 국내 방송도 −24 LKFS 기준을 씁니다. 유튜브 같은 스트리밍 플랫폼은 더 큰 레벨(대략 −14 LUFS 안팎)로 맞춰 재생하는 경우가 많습니다.
- 세부 허용 범위와 최신 기준은 방송사·플랫폼의 납품 규정을 꼭 확인하세요.
4. "dB는 더한다": 게인 체인 계산
신호가 여러 단을 거칠 때 배율로는 곱해야 하지만, dB로 바꾸면 그냥 더하면 됩니다. dB를 쓰는 가장 큰 이유입니다.
예를 들어 뒤쪽 장비에서 입력 트림 +5 dB, 믹서에서 +10 dB를 올리고 있다면 총 +15 dB를 뒤에서 보충하고 있는 셈입니다. 이런 숫자가 보이면 앞단 레벨이 낮은 건 아닌지 의심해 볼 차례입니다. (트림과 페이더, 게인은 어디서 키워야 할까 참고)
5. 주의: 두 신호를 섞을 때는 그냥 더하면 안 된다
레벨(절대값) 두 개를 섞을 때는 dB 값을 단순히 더하지 않습니다.
| 합치는 신호 | 결과 | 예 |
|---|---|---|
| 같은 신호 (위상 일치) | +6 dB | 같은 소스를 두 채널로 받아 합침, 모노 합산 |
| 다른 신호 (무상관) | +3 dB | 서로 다른 두 마이크, 두 노이즈 |
| 같은 신호, 역위상 | 상쇄 | 극성이 반대인 마이크 |
무상관 신호를 합치는 일반 공식: L = 10 × log₁₀(10^(L₁/10) + 10^(L₂/10))
| 두 신호의 레벨 차이 | 0 dB | 3 dB | 6 dB | 10 dB | 20 dB |
|---|---|---|---|---|---|
| 큰 쪽에 더해지는 양 | +3.0 | +1.8 | +1.0 | +0.4 | ≈0 |
10 dB 이상 작은 신호는 합쳐도 전체 레벨에 거의 영향이 없습니다.
6. 현장에서 자주 쓰는 계산
- 마이크 N개를 열면 잡음 증가: +10 × log₁₀(N). 2개 +3, 4개 +6, 8개 +9 dB. 오토믹서의 NOM(열린 마이크 수) 감쇠가 이 원리입니다.
- 거리 역제곱 법칙: 음원과의 거리가 2배가 되면 −6 dB (자유음장 기준)
- 디지털 다이내믹 레인지: 약 6.02 × 비트 수 + 1.76 dB. 16비트 ≈ 98 dB, 24비트 ≈ 146 dB (이론값)
- 팬 법칙: 센터에서 −3 dB(파워 일정), −6 dB(모노 합산 기준), −4.5 dB(절충)
- 헤드룸 = 최대 레벨 − 공칭 레벨. 예: 최대 +18 dBu, 공칭 +6 dBu 장비라면 헤드룸 12 dB
- S/N = 공칭 레벨 − 노이즈 레벨
7. 1 kHz 톤을 쓰는 이유
- 대역 가운데라 평탄함: 대부분의 장비는 저역(100 Hz 이하)과 고역(10 kHz 이상)에서 조금씩 레벨이 떨어집니다. 1 kHz는 거의 모든 장비가 평탄한 구간이라 순수하게 레벨만 비교할 수 있습니다.
- 귀로 듣기 쉬움: 사람 귀가 민감한 대역이라 신호가 있는지, 끊기는지 바로 알 수 있습니다.
- 미터 종류와 상관없이 같은 값: 연속 사인파라 VU, PPM, 피크 미터가 모두 같은 지점을 가리킵니다. 음성은 미터마다 값이 다르게 나오지만 톤은 그렇지 않습니다.
- 국제 표준: ITU, EBU, SMPTE 모두 1 kHz를 기준 톤으로 쓰기 때문에 국제 연결에서도 말이 통합니다.
사인파의 피크와 RMS: 사인파는 피크가 RMS보다 3 dB 높습니다. 방송 장비 대부분은 "−18 dBFS 톤"을 피크 미터 기준으로 정의하지만, 일부 소프트웨어나 측정기는 RMS로 −21처럼 보여 줄 수 있습니다. 숫자가 3 dB 어긋나면 미터 방식 차이부터 의심하세요.
8. 장비 간 톤 라인업 순서
원칙: 소스에서 목적지 방향으로, 한 구간씩, 받는 쪽을 맞춘다.
- 체인 정리: 경로의 모든 게인을 유니티(0 dB)로 두고, EQ·컴프·리미터·게이트는 바이패스합니다. 리미터가 톤을 누르면 측정값이 틀어집니다.
- 기준 합의: 송·수신 측이 같은 기준인지 확인합니다. "−18 dBFS = 0 dBu (EBU)"인지 "−20 dBFS = +4 dBu (SMPTE)"인지. 국제 행사에서는 주관 방송사 규정을 따르고, 다르면 경계 지점 한 곳에서만 보정합니다.
- 소스에서 톤 송출: 제너레이터나 장비 내장 톤을 기준 레벨로 냅니다.
- 구간별 확인: 다음 장비의 입력 미터에서 기준값이 나오는지 봅니다. 틀리면 받는 장비의 입력 감도나 트림으로 맞춥니다. 페이더로 맞추면 안 됩니다. 확인 지점마다 값을 기록해 두세요.
- 아날로그 ↔ 디지털 경계 확인: 컨버터(ADC/DAC)의 기준 설정(+18 / +24 dBu = 0 dBFS)이 규격과 맞는지 봅니다. 2 dB, 6 dB 어긋남은 대부분 여기서 생깁니다.
- 스테레오 확인 - L/R 식별: EBU 방식 톤은 왼쪽을 주기적으로 짧게 끊어 좌우를 구분합니다. BBC의 GLITS 톤도 같은 목적입니다. - 위상 확인: 모노로 합쳤을 때 +6 dB가 되면 정상, 크게 줄거나 사라지면 한쪽 극성이 반대입니다.
- (여유가 있으면) 주파수 응답 확인: 100 Hz, 1 kHz, 10 kHz를 차례로 보내 레벨이 ±1 dB 안인지 봅니다. 긴 케이블, 트랜스, 코덱 구간의 문제를 잡아낼 수 있습니다.
- 라인업 후 복구: 바이패스했던 프로세싱을 다시 켜고, 실제 음성으로 최종 확인합니다.
9. 증상으로 원인 찾기
| 증상 | 가능성 높은 원인 |
|---|---|
| 정확히 2 dB 차이 | EBU(−18)와 SMPTE(−20) 기준 혼용 |
| 약 3 dB 차이 | 피크 미터와 RMS 미터의 차이, 또는 팬 법칙 |
| 약 6 dB 차이 | 밸런스 ↔ 언밸런스 변환, 모노 합산, 한쪽 선 단선 |
| 10~12 dB 차이 | +4 dBu 장비와 −10 dBV 장비 혼용 |
| 20 dB 차이 | 패드(−20 dB 스위치) 켜짐, 마이크 ↔ 라인 레벨 혼동 |
| 톤은 맞는데 음성이 작음 | 소스(마이크 게인)의 운용 레벨이 낮음 |
사례: 해설(커멘터리) 체인에서 15 dB가 부족할 때
뒤쪽 장비에서 +15 dB를 계속 올려야 하는 상황이라면, 톤 라인업으로 해설 유닛 출력부터 믹서까지 구간별 값을 확인해 보면 원인이 바로 갈립니다. - 특정 구간에서 톤 레벨이 떨어진다 → 기준 불일치나 −20 dB 패드 - 톤은 모든 구간에서 정상인데 음성만 작다 → 운용 레벨(마이크 게인) 부족. 해설 유닛의 입력 게인을 올리는 게 답입니다.
핵심 요약
- 전압 계열은 20 log, 전력은 10 log. 전압 2배는 +6 dB, 전력 2배는 +3 dB.
- 기준 톤은 EBU −18 dBFS, SMPTE −20 dBFS. 2 dB 차이가 나면 기준 혼용부터 의심합니다.
- 클리핑은 피크·트루 피크로, 들리는 크기는 라우드니스(LUFS) 로 봅니다.
- 게인 단계는 더하고, 신호를 섞을 때는 같은 신호 +6, 다른 신호 +3.
- 톤 라인업은 소스 → 목적지, 한 구간씩, 받는 쪽 트림으로.