마이크로폰의 지향 특성

마이크로폰의 지향특성과 전기특성에 관해 살펴봅니다.

마이크로폰의 지향 특성 (Directional Characteristics)

우리들은 대부분 연주하는 모습을 보면서 악기 소리를 듣기 좋아합니다. 사실 우리 앞으로 직접 전달되 는 소리(on-axis sound)가 주위 소리(off-axis sound)에 많은 방해를 받는다고 해도 대부분의 경우 선명하게 들립니다. 이것은 우리의 두뇌가 가지고 있는 소리의 집중력 때문인데 이 능력은 소리의 전달 방향에 커다란 영향을 받습니다. 예를 들어서 콘서트홀의 심포니 오케스트라를 생각해 봅시다. 대부분의 청중들은 어려움 없이 앙상블의 어느 특정 악기를 집중하여 들을 수 있으며 음악에만 집중하면 홀 주위의 잡음들은 거의 느끼지 못합니다. 이번에는 우리가 듣는 위치에 한 개의 마이크로폰을 설치한 다음 마이크로폰의 출력 신호를 조사해 봅시다. 마이크로폰은 우리 두뇌와 같은 집중력이 없기 때문에 마이크로폰으로 전달된 모든 소리(음악과 잡음)들을 그대로 수용합니다. 만일 이 방법으로 녹음한 음악을 모니터하면 콘서트홀에서 들을 때보다 음악과 잡음을 분리하기 힘들고 특히 어느 특정 악기를 집중하여 듣기란 더욱 어렵게 됩니다. 그러므로 이 방법으로 오케스트라를 현장감 있게 재현한다는 것은 실현하기 어려운 일입니다. 마이크로폰을 두 개 사용하면 우리의 양 귀로 듣는 효과를 비슷하게 얻을 수 있어 악기의 위치를 어느 정도는 나타낼 수 있지만 이 방법 역시 마이크로폰에는 집중력이 없기 때문에 음악과 잡음을 분리하기 위해서는 다른 방법을 생각해야 합니다. 우선 마이크로폰을 악기 가까이 설치하여 악기 소리와 잡음의 비율을 증가시키는 방법이 있습니다. 그러나 이것도 여러 가지 문제점이 있습니다. 또 다른 방법으로는 여러 개의 독립된 공간을 만들어 그곳에 악기들을 배치하여 녹음하는 것을 생각할 수 있다. 물론 이 방법으로 악기 소리와 잡음을 완전히 분리시킬 수는 있습니다. 그렇지만 음악적인 느낌을 살리기 어렵다는 단점이 있습니다. 이러한 방법들 이외에도 마이크로폰의 지향 특성을 이용하는 방법이 있습니다. 대부분의 엔지니어들은 음악과 잡음을 분리하기 위해 이 방법을 즐겨 사용합니다.

 

무지향성 마이크로폰 (Omnidirectional Microphone)

무지향성 마이크로폰은 소리의 전달 방향에 관계없이 모든 소리에 대해 동일한 감도를 나타내는 마이크로폰입니다. 기본적으로 마이크로폰은 한 개의 진동판과 실드 인클로우저(sealed enclosure)로 구성되어 있습니다. 이런 종류를 압력형 마이크로폰(pressure microphone)으로 간주하는데 그 이유는 진동판이 음원의 공기 압력 변화에 따라동시적으로진동하기 때문입니다. 이론적인 측면에서 볼 때 이 마이크로폰은 음원의 종류에 관계없이 항상 완전한 무지향성으로 동작하는 것 같지만 실제로는 주파수에 따라 지향성을 나타냅니다. 바꾸어 말하면 사람 귀의 지향 특성과 유사합니다. 귀의 지향 특성은 머리라는 장애물로 인해 배면이나 측면의 소리에 대해 감도가 떨어지는데 특히 음원의 주파수가 높을수록 그런 현상은 심하게 일어납니다. 무지향성 마이크로폰에서도 이와 비슷한 현상이 생기는데 마이크로폰의 케이스가 배면에서 전달되는 음원의 높은 주파수들을 방해합니다. 특히 주파수의 파장이 케이스보다 짧으면 그 주파수에 대한 감도는 더욱 떨어지게 됩니다. 무지향성 마이크로폰의 음향 특성에 대해 알아봅니다. 음원의 전달방향에 관계없이 감도(출력 레벨)가 거의 동일합니다. 그리고 스튜디오 잔향을 녹음할 수 있습니다. 근접 효과가 생기지 않고 손잡음이 적습니다. 그리고 가수의 지나친 호흡 소리를 줄일 수 있습니다. 그리고 저음역의 범위가 넓고 가격이 대체로 저렴합니다.

 

양지향성 마이크로폰 (Bidirectional Microphone)

양지향성 마이크로폰은 마이크로폰의 정면(0°)과 배면(180°)에서 전달되는 조리에 대해서는 높은 감도를 나타내고, 측면(90°, 270°)의 소리에 대해서는 낮은 강도를 나타내는 마이크로폰입니다. 마이크로폰의 진동판 양면은 공기에 노출되어 있기 때문에 소리가 진동판의 정면과 배면으로 전달됩니다. 이런 종류의 마이크로폰을 압력 변화형(pressuregradient) 마이크로폰으로 분류하는데, 그 이유는 진동판의 움직임이 진동판의 정면과 배면사이의 음압으로 결정되기 때문입니다. 음원이 마이크로폰의 정면 또는 배면에 있으면 소리는 거의 진동관 정면 또는 배면으로만 전달되므로 진동판의 양면의 압력차는 더욱 증가하게 됩니다. 또한 음원이 마이크로폰의 측면에 있을 경우엔 소리가 진동판의 양면으로 동시에 전달되므로 진동판은 진동하지 못합니다. 양지향성 마이크로폰을 사용할 때 주의할 점은 진동판의 정면과 배면이 서로 전기적인 역상(electrical phase reversal)관계라는 것입니다. 이 현상을 쉽게 이해하기 위해 진동판에 순간적으로 어떤 압력을 가한다고 가정해 봅시다. 만일 압력이 진동판의 정면에 있다면 진동판은 뒤쪽으로 움직이고 마이크로폰의 출력 전압은 포지티브가 될 것입니다. 반면에 압력이 배면에 있다면 진동판은 앞쪽으로 움직이고 출력 전압은 네거티브가 될 것입니다. 또한 압력이 측면에 있는 경우라면 출력 배면의 소리 전압은 0이 될 것입니다. 만일 플롯과 클라리넷 연주자 앞에 각기 양지향성 마이크로폰을 하나씩 놓고 서로 마주 보면서 연주한다고 가정해 봅시다. 이때 플룻소리가 플룻 마이크로폰의 정면과 클라리넷 마이크로폰의 배면으로 거의 동시에 전달된다면 플룻 마이크로폰의 출력은 포지티브전압, 클라리넷 마이크로폰의 출력은 네거티브전압이 발생할 것입니다. 이로 인해 두 마이크로폰은 전기적인 역상관계가 되어 플룻의 주파수 특성은 변하게 될 것입니다.