리플레이게인
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1. 개요
리플레이게인은 오디오 트랙 또는 앨범의 음량을 분석하여 각 곡이 비슷한 음량으로 재생되도록 자동으로 조절하는 기술이다. 심리음향 분석을 통해 피크 레벨과 인지된 음량을 측정하고, 목표 음량과의 차이를 계산하여 재생 이득 값을 결정한다. 이득 값은 메타데이터로 저장되며, 리플레이게인을 지원하는 플레이어는 이 정보를 활용하여 음량을 조절한다. 리플레이게인은 트랙별(트랙 게인) 또는 앨범별(앨범 게인)로 적용될 수 있으며, 정규화, 동적 변동, 사운드 체크와 같은 다른 음량 조절 방법과 비교된다. 리플레이게인은 음질 왜곡 가능성, 메타데이터 미지원 기기 등의 한계를 가지고 있다.
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| 리플레이게인 | |
|---|---|
| ReplayGain | |
| 유형 | 오디오 정규화 |
| 개발자 | 데이비드 로빈슨 |
| 첫 출시 | 2001년 |
| 최신 버전 | 1.0 (2001년) |
| 상태 | 비활성 |
| 운영체제 | 크로스 플랫폼 |
| 플랫폼 | 다양한 |
| 사용 언어 | C++ |
| 사용 가능한 언어 | 영어 |
| 종류 | 이득 조절 |
| 라이선스 | 자유 소프트웨어 (자유롭게 사용 가능) |
| 웹사이트 | replaygain.hydrogenaud.org |
| 기술 세부 정보 | |
| 파일 포맷 | 오디오 파일 형식에 메타데이터 태그로 저장 |
| 측정 단위 | 데시벨 |
| 목표 레벨 | 89 dB SPL (추천), 83 dB SPL (이전 추천) |
| 피크 레벨 제한 | 0 dBTP (True Peak) |
| 스캔 방법 | 알고리즘 기반, 인간의 청각 인지 모델 사용 |
| 태그 형식 | ID3 (MP3) Vorbis comment (Ogg Vorbis, FLAC, Opus) APEv2 tag (Musepack, APE) 기타 |
| 이득 값 저장 위치 | 파일 메타데이터 태그 |
2. 작동 원리
리플레이게인은 음원 파일 전체를 심리음향적으로 분석하여 인지적 음량 정보와 최대 음량값을 얻는다. 그 후 음량 정보와 목표 음량(보통 89 dB SPL)의 차이를 계산하여 보정 값을 구한다. 이 보정 값과 최대 음량 값은 보통 오디오 파일에 메타데이터로 저장된다. 리플레이게인을 지원하는 재생기는 이 메타데이터를 기준으로 각 곡의 음량을 조절하여 비슷한 음량으로 재생한다. 이는 음반마다 음량이 달라 매번 음량을 조절해야 하는 불편함을 해결해준다.
리플레이게인은 오디오 트랙 또는 앨범 전체에 대한 심리음향 분석을 통해 피크 레벨과 인지된 음량을 측정한다.[2] 등청감 곡선을 사용하여 주파수 효과를 보정하고, 통계 분석을 통해 시간과 관련된 효과를 반영한다.[2] 측정된 인지 음량과 원하는 목표 음량 간의 차이는 이상적인 재생 이득 값으로 계산된다.[2] 리플레이게인 지원 오디오 플레이어는 이 값을 이용하여 트랙이나 앨범별로 신호를 자동으로 감쇠시키거나 증폭시켜 비슷한 음량으로 재생되도록 한다.[2] 피크 레벨 메타데이터는 이득 조절로 인해 재생 장치에서 클리핑이 발생하는 것을 방지하는 데 사용될 수 있다.[2]
손실압축 파일을 재생할 때 리플레이게인의 최대 음량값을 활용하여 음량을 줄이면 클리핑 디스토션을 방지할 수 있다. 원음 그대로의 음량이 필요한 경우(예: 음원을 다시 CD로 제작)에는 메타데이터를 무시해도 좋다.
2. 1. 메타데이터
리플레이게인은 음원에 메타데이터를 추가하는 방식으로 구현되며, 원본 정보는 변경되지 않는다. 리플레이게인 표준은 파일에 8바이트 헤더를 추가하는 것을 제안하지만, 많은 오디오 포맷은 메타데이터 태그를 활용한다. FLAC이나 Ogg Vorbis 파일은 `REPLAYGAIN_*` Vorbis 주석 커멘트 키를 사용하며, MP3 파일은 보통 ID3v2나 APEv2 태그를 사용한다.AAC 및 WMA와 같은 다른 형식은 트랙의 리플레이 게인 및 최대 음량을 나열하는 특별히 형식화된 태그 항목과 함께 고유 태그 형식을 사용한다.[3]
CD 플레이어 등의 기존 오디오 플레이어들은 보통 리플레이게인 메타데이터를 지원하지 않는다. 그러나 이런 경우에도 리플레이게인을 활용할 수 있다. MP3와 같은 일부 손실압축 오디오 포맷은 각 프레임마다 음량 정보가 저장되어 있는데, 이 값을 리플레이게인에 맞게 일괄적으로 변경하면 노이즈 추가 없이 가역적인 방법으로 음량을 변경할 수 있다. 아니면 파일의 음량을 리플레이게인의 알고리즘을 써서 변경한 후 새 파일로 저장할 수도 있지만, 이 방법은 대부분 비가역적이다.[2]
2. 2. 목표 음량
목표 음량은 89 dB 음압 레벨 또는 -14 dB 전체 스케일 대비에서 재생되는 스테레오 핑크 노이즈 신호의 음량으로 지정된다.[3] 이는 SMPTE 권고안 RP 200:2002를 기반으로 하며, 여기서는 6 dB 더 낮은 기준 레벨(83 dB SPL, -20 dBFS)을 사용하여 영화관에서 재생 레벨을 보정하는 유사한 방법을 명시하고 있다.[4]3. 트랙 게인과 앨범 게인
리플레이게인은 각각의 트랙을 대상으로 하는 트랙 게인(Track-gain)과 앨범 단위로 하는 앨범 게인(Album-gain)으로 나뉜다. 앨범 게인을 사용하면 앨범 내 트랙 간 음량 차이를 유지할 수 있다.
메타데이터 방식으로 리플레이게인이 지원될 경우, 청취자는 모든 곡을 같은 음량으로 들을지(트랙 게인 사용), 아니면 모든 앨범을 같은 음량으로 들으면서 앨범 내 음량 차이는 유지할지(앨범 게인 사용)를 결정할 수 있다. 앨범 게인을 사용하도록 지정했으나 트랙 게인 값만 있는 경우에는 트랙 게인이 활용된다.
초창기에는 트랙 게인을 radio gain, 앨범 게인을 audiophile gain이라고 했었다.[1]
4. 다른 방법
RMS 정규화는 일부 곡에서 클리핑 디스토션을 유발할 수 있다. 신호처리를 이용한 동적 변동 방식은 원곡의 음량 변화를 무시하므로 바람직하지 않을 수 있다. 다이내믹 레인지 압축은 볼륨을 일정하게 유지하지만, 녹음의 예술적 의도를 변경한다.[5]
애플의 ''사운드 체크''는 아이튠즈와 아이팟에서 사용 가능한, 리플레이게인과 유사한 기능을 가진 기술이다.[5] 국제 전기 통신 연합과 유럽 방송 연합은 방송 음량 모니터링 표준 측정 알고리즘을 개발했다.[6]
4. 1. 정규화
음량 최대치를 정규화하는 방법은 인지적 음량을 제대로 반영하지 못하므로 정확도가 떨어진다. RMS 값을 이용한 정규화는 클리핑 디스토션 발생 가능성이 있다.[5] 피크 진폭은 음량의 신뢰할 만한 지표가 아니므로, 피크 정규화는 인지되는 음량의 신뢰할 만한 정규화를 제공하지 못한다. RMS 정규화는 더 정확하지만 음량 인지의 심리 음향적 측면을 고려하지 않는다.[6]4. 2. 동적 변동
신호처리를 통해 음량을 실시간으로 일정하게 변화시키는 방법이 있으나, 원곡의 조용한 부분이나 소리가 큰 부분이나 모두 음량이 일정해지기 때문에 바람직하지 못할 수 있다.[5] 피크 정규화는 인지되는 음량의 신뢰할 만한 정규화를 제공하지 못한다. RMS 정규화는 더 정확하지만 음량 인지의 심리 음향적 측면을 고려하지 않는다. 다이내믹 레인지 압축을 사용하면 재생 시 볼륨이 실시간으로 변경되어 ReplayGain에서 렌더링하는 고정 이득과는 반대로 가변 이득 정규화가 생성될 수 있다. 다이내믹 레인지 압축은 볼륨을 일정하게 유지하는 데 유용하지만, 녹음의 예술적 의도를 변경한다.[5]4. 3. 사운드 체크
애플의 독점 기술인 '사운드 체크'(Sound Check)는 리플레이게인과 기능이 유사하다.[5] 이는 아이튠즈와 아이팟에서 사용할 수 있다.[5]4. 4. 방송 음량 모니터링
국제 전기 통신 연합(ITU-R BS.1770)과 유럽 방송 연합(EBU R128)은 방송 음량 모니터링을 위한 표준 측정 알고리즘을 개발하였다.[6] 이 방법은 foobar2000 (1.1.6부터)[16] 및 loudgain과 같은 최신 ReplayGain 유틸리티에서 음량을 측정하는 데 사용된다.[19]5. 구현
| 이름 | 플랫폼 | 쓰기 가능 | 참고 |
|---|---|---|---|
| AIMP | [7][8] | ||
| Amarok | [9] | ||
| Amberol | Linux | [10] | |
| Audacious | |||
| Banshee | [11] | ||
| beaTunes | [12] | ||
| BTR Amp | [13] | ||
| Clementine | |||
| cmus | 유닉스 계열 | ||
| DeaDBeeF | [14] | ||
| Exaile | |||
| Ex Falso/Quod Libet | [15] | ||
| foobar2000 | [16] | ||
| JRiver Media Center | [17] | ||
| JavaTunes | |||
| Kodi (소프트웨어) | |||
| Lightweight Music Server | [18] | ||
| Lyrion Music Server | |||
| Loudgain | [19] | ||
| MAD/madplay | |||
| MediaMonkey | |||
| Mixxx[20] | [21] | ||
| mp3gain | [22] | ||
| mpg123 | |||
| MPD | |||
| mpv | |||
| Muine | [23] | ||
| MusicBee | [24] | ||
| Nightingale | [25] | ||
| PowerAMP | |||
| ProppFrexx ONAIR | [26] | ||
| RadioBOSS | |||
| Rockbox | |||
| SoX | |||
| Vanilla Music | |||
| Vinyl Music Player | |||
| VLC 미디어 플레이어 | |||
| Winamp | |||
| XMPlay | |||
| Zortam Mp3 Media Studio | [27] |
다양한 플랫폼에서 리플레이게인 기능을 지원하는 소프트웨어를 사용할 수 있다.
5. 1. 스트리밍 서비스
스포티파이 등 스트리밍 서비스에서도 리플레이 게인과 유사한 기술을 활용하여 음량을 조절한다.[28]6. 한계
리플레이게인은 메타데이터를 이용해 음량을 조절하는 기술이지만, 모든 기기에서 이 기능을 지원하는 것은 아니다. 특히 CD 플레이어와 같은 구형 기기에서는 메타데이터를 인식하지 못한다.[1]
6. 1. 메타데이터 미지원 기기
CD 플레이어 등 기존의 오디오 플레이어들은 보통 리플레이게인 메타데이터를 지원하지 않는다.[1] 그러나 이런 경우에도 리플레이게인을 활용할 수 있는 방법이 있다.[1] MP3와 같은 일부 손실압축 오디오 포맷의 경우 각 프레임마다 음량 정보가 저장되어 있는데, 이 값을 리플레이게인에 맞게 일괄적으로 변경하면 노이즈 추가 없이 가역적인 방법으로 음량을 변경할 수 있다.[1] 아니면 파일의 음량을 리플레이게인의 알고리즘을 써서 변경한 후 새 파일로 저장할 수도 있지만, 이 방법은 대부분의 경우 비가역적이다.[1]참조
[1]
간행물
ReplayGain Specification discussion
http://www.hydrogena[...]
Hydrogenaudio
2010-12-17
[2]
간행물
ReplayGain specification
http://wiki.hydrogen[...]
2011-04-15
[3]
간행물
ReplayGain 1.0 specification
https://wiki.hydroge[...]
2023-09-17
[4]
간행물
Does Replay gain work differtly {{sic|nolink=y}} in Media monkey
http://www.hydrogena[...]
Hydrogenaudio
2010-10-07
[5]
간행물
Using Sound Check with iPod
http://ipod.about.co[...]
About.com
2010-05-11
[6]
간행물
Loudness normalisation and permitted maximum level of audio signals
http://tech.ebu.ch/d[...]
2011-08
[7]
간행물
Main features and Functions
https://www.aimp.ru/[...]
2023-02-25
[8]
간행물
Main features and functionality
https://www.aimp.ru/[...]
[9]
간행물
Amarok 2.1 – back to the future
http://padoca.wordpr[...]
Padoca
2009-02-15
[10]
웹사이트
ReplayGain support (!100) · Merge requests · World / amberol · GitLab
https://gitlab.gnome[...]
2022-07-25
[11]
간행물
YeOldeChangeLog
https://gitlab.gnome[...]
[12]
간행물
beaTunes
https://www.beatunes[...]
2023-08-29
[13]
간행물
BTR AMP v13.0 – Volume Normalization – ReplayGain and Sound Check
https://btrlabs.com/[...]
2022-04-07
[14]
간행물
DeaDBeeF – The Ultimate Music Player
https://deadbeef.sou[...]
2023-04-06
[15]
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Replay Gain
https://quodlibet.re[...]
2023-04-06
[16]
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Foobar2000:Preferences:ReplayGain Scanner – Hydrogenaudio Knowledgebase
https://wiki.hydroge[...]
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https://wiki.jriver.[...]
2023-04-06
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Web player: Replaygain support
https://github.com/e[...]
2024-01-21
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https://github.com/M[...]
2024-01-21
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문서
Uses MAD.
[21]
간행물
Features
https://mixxx.org/fe[...]
2023-04-07
[22]
간행물
MP3Gain
https://mp3gain.sour[...]
2023-04-07
[23]
간행물
updated TODO again, making the direction we're heading a bit clearer
https://gitlab.gnome[...]
2004-02-13
[24]
간행물
MusicBee 2.3
https://getmusicbee.[...]
2014-02-17
[25]
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Normalization?
https://forum.getnig[...]
2023-05-31
[26]
간행물
Features
https://qmmp.ylsoftw[...]
2023-06-01
[27]
문서
Exclusive to the Pro version on Windows.
[28]
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Mastering for Streaming Platforms: 3 Myths Demystified
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iZotope
2019-10-24
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