마이크로폰[마이크](2)

 

 고급 마이크는 대체로 낮은 저항값을 갖는다. 저항 즉, 임피던스값이 작을수록 전기적인 잡음이 적기 때문이다. 그 값은 대략 150Ω 정도이다.  앞에서 말한 다이내믹 마이크는 자체 잡음이 적고, 온도 및 습도에 덜 민감하고, 왜곡이 덜하다. 다만, 진동부 즉, 마이크의 수음부의 질량이 크기 때문에 순간적인 음변화에 덜 민감하다. 변화가 빠른 소리에는 수음부의 질량이 작은 콘덴서형 마이크가 적당하다. 어쨋든 여기서는 마이크의 구동원리와는 무관하게 공통적으로 갖게되는 특성에 대하여 살펴본다.  

 

 

 1) 지향특성 

 

 마이크의 세팅은 음원의 음을 최상의 상태로 수음하는 것으로 음원의 크기나 분포에 맞추어 수음패턴이 결정되어야하며, 나아가 수음패턴과 연관하여 음원과의 최적거리를 맞추는 것이다. 수음패턴은 극성패턴(polar pattern) 또는 지향패턴(directional pattern)이라고 부르는 것으로 마이크가 소리를 받아들이는 방향 분포에 대한 특성그래프이다.

 

                      [그림 1] 마이크의 지향패턴(무지향, 양지향, 단지향, 초지향)

 

 [그림1]은 마이크의 지향패턴을 입체적으로 그린 것으로 동일세기의 음원을 패턴상의 표면부에 놓으면 마이크에서 같은 세기의 소리로 수음을 한다는 의미이다. 무지향(omnidirectional)성 마이크는 포트(port:마이크 수음부)에서 같은 거리에 동일음원을 놓아도 똑같은 크기로 수음한다. 양지향(bidirectional)성은 포트를 특이하게 조절하여 측면부로 양지향성이 나타나는 마이크와 전면과 후면 방향으로 양지향성이 나타나도록 만든 두 가지 타입이 있으며, 단지향(unidirectional)성 마이크나 초지향(supercardioid, hypercardioid, ultracardioid)성 마이크는 마이크의 전면부의 소리를 주로 수음하고 마이크의 측면부나 후면부로 입사하는 소리는 수음시에 음압이 크게 감소한다. 실제로 단지향성 마이크는 측면으로 들어오는 소리의  6~9dB를 감소 시킨다. 또 무지향성 마이크보다 초지향성 마이크는 상대적 수음거리가 2배 더 멀다. 

 

 시스템 마이크는 동일 본체에 포트를 다르게 뚫은 캡슐을 교체함으로써 지향패턴을 바꿀 수 있다.  [그림2]에 시스템 마이크가 주어져 있는데 캡슐의 포트가 다르다. 이를 보면 포트가 마이크의 지향패턴에 영향을 준다는 사실을 알 수 있다.  지향성 마이크는 진동판의 전면과 후면으로 소리를 입사시켜서 구현한다. 즉, 마이크의 전방포트로 입사하는 소리는 마이크 진동판 앞면으로 들어오고 마이크의 측면 포트로 입사하는 소리는 마이크 진동판 후면으로 들어오게 하되 측면포트 입사통로에 음향댐퍼(acoustic damper)를 두어 시간지연을 시킨다.  만일 마이크 후방에서 소리가 들어온다면 먼저 측면포트로 소리가 입사하되 음향댐퍼로 시간지연된 소리가 진동판 후면으로 들어간다. 또, 후면에서 입사하는 소리의 일부는 더 진행하여 전면 포트로 들어가 진동판의 앞면으로 들어가되 경로가 길어져서 시간지연이 생기게 될 것이다. 이 때 진동판의 전면 입사음과 후면입사음의 시간지연이 동일하도록 마이크를 설계한다면 진동판의 전후방으로 도달한 소리는 위상이 같게 된다. 즉, 진동판 전후면에서 동위상이된다는 것은 진동판이 앞 뒤로 받는 음압이 동일하다는 의미가 되기 때문에 진동판이 진동하지 않는다는 의미가 된다. 따라서 후방에서 입사하는 음을 수음할 수 없게 되는 것이다. 

 

  [그림 2] 시스템 마이크(위1: cardioid capsule, 위2: omnidirectional capsule, 위3: hypercardioid capsule, 위4: bidirectional capsule, 아래: 본체)

 

 

 2. 용도에 따른 마이크 종류

 

  1) 가변지향 마이크로폰과 시스템 마이크로폰: 가변지향 마이크는 지향성이 다른 2개의 마이크를 한 몸체에 합체하고 스위치로 선택 사용하는 마이크이고, 시스템 마이크는 각기 다른 캡슐로 지향패턴을 변경시키는 마이크.

  2) 스테레오포닉(streophonic) 마이크: 두 개의 마이크가 있는데 몸체쪽의 마이크는 고정되어 있고 위쪽 마이크는 아래 마이크에 대하여 180도~360도 회전 가능하게하여 스테레오 수음이 가능한 마이크.

  3) 바이노럴(binaural) 마이크: 더미헤드의 좌우고막 위치에 무지향성 마이크를 놓아 수음하는 마이크. 이는 헤드폰이나 이어폰용 음원 녹음시에 많이 사용한다. 바이노럴 마이크를 사용한 음원을 이어폰으로 들으면 음상(sound image)이 현장감있고 입체감이 살아난다.

  4) 라발리어(lavalier,mini) 마이크: 무지향성 마이크로써 소형 마이크이다. 옷깃이나 넥타이에 붙여서 사용한다. 일렉트릿 마이크로 만든다. 주로 말소리를 수음하기 때문에 파열음(popping)이나 숨소리에 취약하므로 윈드스크린을 사용하는 경우가 많다. 

  5) 샷건(shotgun) 마이크: 영화나 TV 드라마에서 마이크를 꽃병이나 연기자의 옷에 숨겨서 촬영하다가 카메라에 부착한 마이크를 사용하려니 mono(초초지향성), normal(스테레오 정위 우수), wide(효과음이나 넓은 영역의 소리를 수음)로 mode 변환이 가능한 마이크가 필요하여 개발된 마이크. 샷건 마이크의 초초지향성은 간섭튜브(interference tube)를 적용하여 구현한다. 

  6) 파라볼릭(parabolic) 마이크: 집음기를 부착하고 마이크는 집음기쪽을 향하여 만들어진 원거리 수음용 마이크. 야생동물 촬영이나 넓은 운동장을 사용하는 스포츠 중계시에 사용한다.

  7) 어댑티브 어레이(adaptive array) 마이크: 배경음 제거용 마이크라서 시끄러운 곳에서 인터뷰용으로 사용한다. 한 케이스에 5개 정도의 마이크가 배열된다. 

  8) 헤드셋(head set) 마이크: 헤드폰이나 이어폰에 장착된 마이크. 

  9) 바운더리(boundary) 마이크: 벽에의한 반사음의 직접음에 대한 시간지연 차이를 작게하여 직접음과 반사음이 거의 동시에 수음되게 함으로써 명료성을 유지하는 마이크이다. 보통은 영상회의용 탁자형 바닥마이크로 사용된다.

  10) 디지털(digital) 마이크: 케이스 안에 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환시키는 AD convertor를 내장시킨 마이크

 

 

 3. 마이크 특성

 

 지향패턴도 마이크의 특성중의 하나이지만 다음과 같은 몇가지 특성들이 마이크에 나타난다.

  1) 하울링(howling): 마이크와 스피커가 가깝게 놓이면 스피커에서 나오는 잡음이 마이크에 입력되어 증폭되고 다시 증폭된 소리가 스피커로 재생되고 다시 마이크에서 수음하는 과정이 반복됨으로써 늑대가 하늘을 향해 울부짓는 소리(howl)와 같은 소리가 스피커에서 나는 현상을 말한다.  음향적으로 마이크와 스피커를 격리 시켜야 이 현상을 막을 수 있다.

  2) 마이크의 감도 특성: 무향실(anechoic room)에서 1kHz 순음 1Pa을 입력하여 마이크로 출력되는 전압 V(volt 단위)을 측정하여 20log(V/Pa) dB나 1μbar를 입력하여 20log(V/μbar)로 계산하여 감도를 나타낸다. 따라서 마이크 감도는 어떤 음압단위를 사용했는지를 확인해야 한다.

  3) 콤필터(comb-filter) 효과: 마이크를 벽이나 천정 바닥 가까이에 놓으면 직접음이 수음되면서 시간지연된 반사음이 들어와 고주파영역에서 간섭효과를 일으켜서 소위 콤필터 효과를 나타낸다. 콤필터효과가 나타나면 소리가 부자연스럽게 된다. 

                                        [그림 3] 마이크 주파수 특성과 콤필터 효과

 

  4) 최대음압레벨: 마이크의 출력 신호가 찌그러지는 입력음압레벨로써 3%의 왜곡(THD:total harmonic distortion)을 일으키는 입력레벨이다. 

  5) 히스잡음(hiss): 마이크에서 전기적으로 발생하는 잡음과 같은 크기의 전압을 유발하는 입력음압레벨로 나타내는 잡음을 말한다. 30dB(SPL)이면 좋은 마이크이다.

  6) 근접효과: 음원이 마이크에 가까이 놓이면 저음이 상대적으로 증가하는 현상이다. [그림4]에 다이내믹 마이크의 근접효과 특성그래프를 주었다.

[그림 4] 마이크의 근접효과(0.6cm과 7.6cm 거리)

 

  7) 험(hum): 음향기기에서 교류전원 60Hz에 의해 발생하는 잡음으로써 다이내믹 마이크에서 더 잘 발생한다. 험을 없애려면 평형 케이블이나 험버킹(Humbucking) 코일을 사용해야 한다.

 

- 마이크는 부대적으로 외장형인 윈드스크린(wind screen)과 내장형인 팝필터(pop filter)를 사용한다. 윈드스크린은 바람소리나 내쉬는 숨소리, 치찰음(sibilant ; ㅅ,ㅊ)의 히스음을  제거하기 위해 사용하고 팝필터는 급작스러운 어택(attack)음이나 강한소리, 파열음(popping ; ㅂ,ㅍ)에 효과적이다.

 

 

 4. 마이크 관리

  

 마이크 관리는 성능저하를 막기 위해 필요하다. 마이크는 바람과 습기, 먼지에 취약하기 때문에 이들의 영향을 줄이는 방향으로 사용시 주의하면 된다.  바람이나 그릴 안으로 유입되는 입김으로부터 진동판을 보호하기 위해서는 윈드 스크린을 사용하고, 콘덴서형 마이크는 정전기를 띤 먼지가 진동판에 붙어 성능저하를 가져올 수 있으므로 먼지 유입을 막아야 한다. 

 콘덴서형 마이크에서 전위차 유지를 위해 필요한 전원을 팬텀 전원이라 하는데 미사용시에는 이 전원을 꼭 꺼두어야 한다. 또, 담배 연기, 전기적 충격이나 물리적인 충격에도 마이크 손상이 우려되므로 언제나 사용시에 주의하고 사용후에는 필히 전용 케이스에 넣어 보관하고 이동해야 한다.  

 

 

 

                            -------------------------------- by  Dajaehun