Loudness K-weighted relative to Full Scale - LKFS

정의

설명

원리

1. K-Weighting 적용
인간 청각이 중고역(특히 2 - 5 kHz)에 더 민감한 특성을 반영하기 위해 스펙트럼에 필터를 적용한다.
이는 음성, 방송 환경에 최적화된 가중 곡선이다.

2. 디지털 풀스케일 기준(0 dBFS)
LKFS는 디지털 레벨 단위이므로, 절대 기준은 Full Scale이다.
따라서 LKFS는 절대 SPL과 무관하며, 오직 디지털 신호의 상대적 Loudness를 나타낸다.

3. 시간 평균(Integrated Loudness)
단순한 순간값이 아니라 일정 기간 동안의 에너지 평균(제곱 평균) 기반으로 계산된다.
인간의 청각이 시간적으로 신호를 통합한다는 심리음향 원리를 반영한 것이다.

4. 게이트(Gating)
너무 작은 소리(-70 dBFS 이하)나 무의미한 배경음은 인지 Loudness에 큰 영향을 주지 않기 때문에, 일정 임계값 아래의 신호를 제외하고 계산한다.

구조

K-Weighting 적용

Y(f) = X(f) · H_K(f)

에너지 기반 라우드니스

L = 10 · log10( (1/N) · Σ G · y²(n) )

Integrated Loudness 공식(ITU-R BS.1770)

L_I = −0.691 + 10 · log10( (1/N) · Σ y²(n) )

Momentary/Short-Term Loudness

L_M = 10 · log10( (1/T) · Σ w(n) · y²(n) )

Full Scale 기준

Reference = 0 dBFS
Unit = LKFS = LUFS

예시

방송 규격

• 미국 ATSC A/85에서는 방송 음량을 표준 -24 LKFS로 규정한다.

• 유럽 EBU R128은 동일한 방식을 LUFS로 명명하지만, 계산식과 단위 값은 LKFS와 동일하다.

• 방송국에서는 프로그램 전체가 표준 LKFS 기준을 충족하는지 Loudness Meter로 측정한다.

스트리밍 플랫폼

• YouTube, Netflix, Disney+, Spotify 등 주요 플랫폼은 콘텐츠 Loudness를 일정 범위로 맞추기 위해 LKFS/LUFS 기반 Normalization을 수행한다.

• 예: YouTube 권장 약 -14 LKFS, Netflix는 영화 콘텐츠 기준 -27 LKFS 부근을 사용한다.

영화, OTT 믹싱

• 영화관 믹스는 DR이 매우 넓어 평균 LKFS가 낮지만, OTT 환경에서는 일정 범위로 보정해야 한다.

• 콘텐츠 Loudness를 통일하면 시청자가 작품마다 볼륨을 조절해야 하는 불편을 해소한다.

음악, 음성 처리

• 팟캐스트, 라디오, 오디오북 제작에서 LKFS 기준(-16 ~ -19 LKFS)을 맞추면 모든 에피소드 간 볼륨 차이가 줄어든다.

• 자동 믹싱, TTS 엔진, 회의 음향 시스템은 LKFS 기반 Loudness Normalization을 적용해 발화 간 균일한 음량을 유지한다.

측정 장비, 미터링

• 전문 Loudness Meter는 K-Weighting 필터와 BS.1770 알고리즘을 내부적으로 구현한다.

• Peak(dBFS)와 LKFS를 함께 모니터링하면 클리핑을 방지하면서 체감 음량을 일관되게 조절할 수 있다.