스튜디오 음향 장비(마이크)의 종류

스튜디오 음향 장비(마이크)의 종류

 

 

1. 마이크로폰의 원리와 종류

마이크로폰(microphone)을 줄여 마이크(mic)라고 부른다. 마이크는 소리를 전기 신호로 바꾸어 주는 변환 장치이며 음파 에너지를 전기 에너지로 바꿔 주는 에너지 변환기이다. 마이크의 구성은 음압에 의하여 생긴 진동을 받아들이는 진동판과 이 판의 떨림을 전기 신호로 변환하는 변환부 그리고 출력부의 세 부분으로 구성된다.

마이크는 그 동작 원리에 따라 나누어지며 다이내믹 마이크, 리본 마이크, 콘덴서 마이크, 크리스털 마이크, 카본 마이크 등으로 나누어진다.

1) 다이내믹 마이크(dynamic microphone)

< Fig01. 다이내믹 마이크 >

 

넓은 다이내믹 레인지의 장점 때문에 가장 많이 쓰이는 마이크로 단순한 기본 구조를 가진다. 음압에 의하여 진동판이 진동을 하면, 그 진동이 자석의 표면을 감은 음성 코일을 왕복 운동하게 하여 자석의 자기장 가운데의 코일은 전류를 만들게 된다. 이 전류의 변화가 소리의 전기 신호이다.

폭넓은 다이내믹 레인지를 가지고 있기 때문에 보컬에서부터 브라스, 타악기까지 거의 모든 곳에 잘 어울린다.

※ 특징

• 동작이 안정적이다.

• 취급이 간편하고 경량이다.

• 외부 충격에 강하다.

• 보컬용, 일반 스피치용으로 사용된다.

• 온도나 습기에 영향이 적다.

• 테이프 리코더용으로 사용된다.

• 외부에서 사용이 가능하다.

• 무지향성, 단일 지향성

 

2) 리본 마이크(ribbon microphone)

< Fig02. 리본 마이크 >

 

다이내믹 마이크와 같은 개념으로 자석의 두 자극 가운데 놓인 0.1 mm 정도의 알루미늄 호일 같은 리본이 음압에 의하여 진동을 하면 자기장의 영향으로 리본에 전기가 발생한다. 이때 전압과 리본의 임피던스(impedance)가 매우 적기 때문에 임피던스 매칭 트랜스를 거쳐 일정한 레벨의 소리 신호로 출력된다. 즉, 리본 마이크는 임피던스 매칭 트랜스를 내장하고 있다.

리본 마이크는 종종 벨로시티(velocity, 속도) 또는 압력 변화(pressure gradient) 마이크라고도 부르는데 이는 앞면과 뒷면 사이의 압력 차이로 인하여 리본이 움직이기 때문이다. 리본 마이크는 저음역의 특성이 좋고 마이크 자체의 잡음이 다른 마이크보다 적어 보컬이나 다른 어쿠스틱 악기에 많이 사용되지만 리본이 손상되기 쉬워 사용에 특별한 주의가 필요한 단점을 가지고 있다.

 

3) 콘덴서 마이크(condenser microphone)

다이내믹 마이크 다음으로 많이 쓰이는 마이크로 커패시터(capacitor) 마이크라고도 한다. 두 극 중 한쪽 극을 고정하고 다른 한쪽 극을 진동판에 연결하면 진동판의 진동에 의하여 두 극 사이의 거리가 변하면서 저장된 전압에 변화가 생기게 된다. 이 변화가 곧 음파에 의한 진동을 전기신호로 변환하게 한다. 콘덴서 마이크는 양극의 높은 임피던스를 낮추고 신호를 마이크 레벨로 키우기 위하여 프리 앰프를 내장한다. 그리고 9V에서 48V까지 팬텀 파워(phantom power)라고 불리는 외부 전원이 필요한데 이 전원은 마이크 라인을 통하여 대부분 믹서에서 공급된다. 이 팬텀 파워는 XLR 케이블의 세 개의 선 가운데 두 선에 + 전압을 서로 다른 위상으로 공급하여 전원이 필요한 마이크만 그 전압을 사용하고 필요하지 않은 마이크에는 아무 영향을 끼치지 않게 설계되어 있다. 최고의 주파수 특성과 다이내믹 레인지를 가져 전문 녹음 등에 많이 쓰인다. 감도가 가장 좋지만 고감도를 위해 두 전극 사이의 간격을 상당히 좁혀 놓아 충격과 진동, 습기 등의 외부 환경에 약하고 외부 전원이 꼭 필요하다는 등의 단점도 있다.

※ 특징

• 콘덴서(축전기)가 내장되어 있다.

• 온도나 습기에 민감하다.

• 주파수 특성이 좋다.

• 고 정밀 음향 측정용으로 사용된다.

• 고유 잡음이 적다.

반응형

• 방송용, 녹음용, 악기용으로 사용된다.

• 출력 감도가 높다.

< Fig03. 콘덴서 마이크 >

 

4) 크리스털 마이크(crystal microphone)

무전기 등에 쓰이는 마이크이다. 통신병의 군용 무전기에도 이 크리스털 마이크가 쓰였다. 크리스털 마이크는 압전 효과를 이용하여 쉽게 큰 출력을 얻을 수 있으나 주파수 특성이 80 Hz∼6.5 kHz 정도로 좋지 않다.

< Fig04. 크리스털 마이크 >

 

5) 카본 마이크(carbon microphone)

초창기 라디오 방송용으로 사용되었던 카본 마이크는 탄소(carbon)의 성질을 이용한 간단한 구조로 자체만으로도 충분한 출력을 얻을 수 있다. 연설용 마이크로도 쓰이고 기계식 전화기 등에도 쓰였지만, 음질도 좋지 않고 소리도 잘 찌그러지며(distortion) 다이내믹 레인지도 좁아 잘 사용하지 않는다.

< Fig05. 카본 마이크 >

 

 

2. 마이크의 부속 장치

마이크 케이블, 마이크 스탠드 외에 마이크로폰에 선택적으로 사용되는 요소들로 쇼크 마운트, 외장 팬텀 파워, 팝 스크린, 마이크 홀더, 마이크 어댑터, 붐 등이 있다. 일부 고급형 마이크에는 지향성 변환 스위치, 필터, 패드 등이 내장되어 있다.

< Fig06. 쇼크 마운트와 윈드 스크린 >

 

목소리 녹음 시에 보컬이나 스피치에서 순간적으로 빠른 고주파수의 파열음(ㅍ/ㅂ/ㅋ/ㅌ 같은 소리)이나 치찰음(시빌런스: ㅅ, ㅆ, ㅊ 소리)도 바람과 관련 있는데 이를 제거하기 위하여 팝 스크린(pop screen)을 사용한다.

< Fig07. 팝 스크린(pop screen) >

 

 

3. 마이크로폰의 특성

1) 주파수 특성(frequency response)

마이크의 동작 범위를 주파수로 나타낸 것으로 평탄하고 넓은 주파수 특성이 일반적으로 좋은 마이크의 조건 중의 하나이다. 악기 소리를 정확하게 녹음하려면 악기가 만들어 내는 주파수 범위보다 더 넓은 주파수 응답을 지닌 마이크를 사용하여야 한다.

근래에 만드는 마이크는 대부분 사람의 가청 주파수인 20∼20,000 Hz를 평탄하게 재생할 수 있게 설계되어 있다. 때로는 보컬과 같이 특정 주파수가 평탄하지 않고 증폭되는 주파수 응답을 선호하는 경우도 있으므로 평탄한 것만 꼭 좋다는 기준은 없다.

< Fig08. Shure SM58의 지향 특성의 예 >

 

마이크의 주파수 특성은 마이크를 설치하고 일정한 거리에서(50∼100 cm) 1kHz의 출력을 0 dB로 기준하여, 이 레벨을 중심으로 다른 주파수 출력 레벨을 측정함으로써 얻을 수 있다. 주파수 특성이 아무리 평탄하여도 위치에 따라 큰 변화를 보이는데, 특히 단일 지향성인 경우 정면축과 비정면축(off-axis) 주파수 특성이 큰 차이를 보인다.

 

2) 지향 특성

마이크는 음원의 입사 방향에 따라 감도와 음색이 변하며 정면축을 기준으로 360˘에 대한 주파수 반응을 나타낸다. 이와 같은 방향에 대한 마이크의 감응 특성을 지향성(polar pattern)이라고 한다. 지향 특성을 표시하는 동심원상의 원들은 수신 감도를 dB로 표시한 것인데 가장 바깥쪽의 원은 최대 감도를, 가장 안쪽의 원은 최소 감도를 나타낸다.

< Fig09. 지향 특성의 종류 >